JPH04500511A - 蛍光性ベンゾチアゾール誘導体の製法及び用途 - Google Patents
蛍光性ベンゾチアゾール誘導体の製法及び用途Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
蛍光性ベンゾチアゾール誘導体の製法及び用途1、発明の分野
本発明は、蛍光性物質の分野に関し、又、生物学的検定の分野に関する。
2、背景
環境での物質の状態又は存在を作用物質の加水分解の速度を決定することにより
測定することはよく知られている。特に、このような測定に蛍光性物質を使用す
ることは、このような使用が作用物質、例えば酵素の非常に低レベルの加水分解
を測定するのに典型的には実用的でないが、知られている。一般に、化学残基の
除去により、化合物の蛍光は増大する。しかしながら先の化合物は、水性環境中
、低レベルの酵素を測定するには適当でなかった。
明細書中に記載する全ての文献を引用して明細書記載の一部とする。
A、酵素測定
一般に、アルカリホスファターゼ(AP)の測定は、それが体内組織の細胞膜に
遍在するので、種々の疾病の診断に用いられて来た。
ファーンレイ、エヌ、エッチ1.マミリアン・アルカリン・ホスファターゼ、イ
ン:ポイヤー、ビー、ディー、(ニド、)、ジ・エンザイムス、■巻、アカデミ
ツク・プレス、二ニー・ヨーク1971.417−447頁。種々のエステラー
ゼも、又、疾病の臨床的診断用に測定される。ベルグメイヤー、エッチ、ニー1
.メリーズ・オン・エンザイマチック・アナリミス、サード・ニド、■巻、1−
143、ヴエルラーグ・ケミ−,1984゜生物学的技術の最近の進歩により、
これらの酵素は、生物学的プローブと組合せて、相補的生物学的分子の決定用の
マーカーとして用いられる。即ち、酵素の活性で、プローブに相補的な生物学的
物質の量を間接的に測定する。種々のエステラーゼが使用されうる一方、アルカ
リホスファターゼ測定により、相補的生物学的分子の決定及び測定用の便利な検
定が提供される。ベルグメイヤー、上記、同巻10−11゜既に、APのレベル
は、UV可視的スペクトル光度測定法、ラジオイムノアソセ−(RTA)及び蛍
光性基質を用いてモニターされて来た。
Uv化合物は、APの検定用に試みられて来た。例えばチモールフタレンモノリ
ン酸エステル、コールマン、シー、エム1.クリ二カ・キミカ・アクタ、13:
401(1966)、フェノールフタレンモノリン酸エステル、ウィルカーソン
、ジェイ、エッチ、及びヴオドン、エイ、ヴイ3、クリニカル・ケミストリイ、
12ニア01(1966)及びバラ−ニトロ−フェニルリン酸エステル、ノイマ
ン、エッチ5及びヴアン・ヴルデンダール、エム2、クリ二カ・キミカ・アクタ
、エフ:183(I 967)。これらの化合物は、lOアトモル/Iff(1
0X 10伺8モル/ffff)のAPを決定するのに必要な有効蛍光性化合物
よりも約1000倍も感受性がない。
APを検定するのに用いられて来た、文献に記載されている種々の蛍光性基質が
ある。これらの基質は、全て、種々の理由から全く満足し得ないものであった。
7−ヒドロキシクマリンリン酸エステル、グレイザー、アール及びハイ不ス、エ
ム、アナル、レタース゛、1(5):333−45(1968)並びに7ヤーマ
ン、ウィリアム・アール及びロビン、エリ、アナリティカル・ケミストリイ、4
0/4:803−51(1968)は、酵素を飽和するのに10mMもの高基質
レベルを必要とする。
そのストークスシフトは78na+(376nmの励起と454nmの放射)及
び422nmのラマン蛍光である。ラマンは蛍光最大に近いので、454nmに
現れているシグナルをマスクできる。即ち、これらのファクターは、非常に低レ
ベルのAPを速やかに測定するための基質の能力に悪影響を有する。
2−ベンゾ牛すゾリルー7−ヒドロ手シクマリンリン酸エステル、ウォルフバイ
ズ、オツド・ニス 及びフラー、エルンスト、ミクロケミ力・アクタ、389−
95(1985)は、44nmの低ストークスシフ)(471nmの放射を伴う
427nmの励起)を有する。この基質と関連する二次的マイナスは、トリスp
H9,5で一15℃ですら水性溶液安定性が低いことである。
2−フェニル−7−ヒトロキシクマリンリン酸エステル、オツド・ニスおよびコ
ラ−、エルンスト、ミクロケミ力・アクタ、389−95(1985)は、88
nmの高ストークスンフト(471niの放射を伴う383nmの励起)を有す
るが、先の化合物について述べたと同様、水性溶液安定性が悪い。
フルオレソセンリン酸エステルは、25n111のより高いストークスシフ)(
471r+11+の放射を伴う383nmの励起)を有する。この小さなストー
クスシフトは、低レベルでのAPの決定には全く適当でない。テイファニイ、テ
イ二 オウ、:ウストキイ、エム、ビー、;バーチイス、シー、エイ、及びサッ
カー、エル、エッチ1、クリニカル・ケミストリイ、旦/8コ 871−82(
1973)参照。
3−ヒドロキシー2−ナフタニリド−6−ブロモ、3−ヒドロキシ−2−ナフチ
ル−O−アニンジンリン酸エステル、ギルポウルト、シー、7+、、 ニニアー
φフルオロメトリック・メソッズ・フォア・ジ・アナリシス・イン・バイオロジ
カリイ・インボータント・カンバウンズ、4>フルオレッセンス・テクニクス・
イン・セル・バイオロジイ・サール エイ、エイ、及びサーネッッ、エム、スプ
リンゲルウ゛エルラーク、エヌ、イブ/ロン、1 ハイデルベルグ、ベルリン出
版、235−42(1983);ヴアウグン、エイ9.ギルボウルト、ジー、及
びハックエイ、ディ0.アナリティカル・ケミストリイ、43/’6:721−
4(1971)及びギルボウルト ジージー1.ジェイ、レス、エヌ・ピー・エ
イ、76A 6:607−12(1972)は、110r+mのストロークスシ
フト(405nmの励起及び515nmの放射)を有する。しかしながら、19
71年の文献は、基質の最大の感受性を減する残存しているリン酸化基質に基づ
<5]5nmの残留蛍光(residua] fIuorescence)があ
ると述べている。さらに、本基質は、APの存在を顕微鏡的に視覚化するための
無傷の(intact)細胞での固体表面アッセーにしか用い得ない。本基質の
構造上の理由から、加水分解生成物は、生物学的材料のアノセーの塩基性水性条
件下では不溶性であろうと思われる。このことから本基質の有用性が限られる。
2−ヒドロキシ−3−ナフトイック・アニリドリン酸エステル、ツオウ、ケイ、
シー、及びマツカワ、サダオ、ジャーナル・イン・メジシナル・ケミストリイ、
11/15:]、]097−9196B)は、220nmのストロークスシフト
(300nmの励起及び520nmの放射)を有する。しかしながら本基質は組
織化学的アッセー系にしか使用できない。加水分解生成物、2−ヒドロキシ−3
−ナフトエ酸アニリドは、安定性が低く、その使用が運動論的又は点アッセ(k
inetic or point assay)での使用を困難にする。又、そ
のバックグラウンド蛍光は比較的高く、520nmでその最大感受性は高バック
グラウンド読取りCreading)jこ基づき低く示すと報告されている。
3−0−メチルフルオレノセンリン酸エステル(3−0−MFP)、ヒル、ホイ
ル・デー1、サマー、ジッージ・ケイ、及びウォーターズ、ミカケル・ディー1
、アナリティカル・バイオヶミストリイ、24:9〜17(196B):ウォル
フバイズ、オツド・ニス、及びコラ−、エルンスト、ミクロケミ力・アクタ、3
89−95(1985)、ハシモト、シンヤ、コバヤシ、ケンセイ;フジワラ、
キタオ、ハラブチ、ヒロシ及びフヮ、ケイイチロ、分析化学、32:E177−
E 184(183)並びにフルガールド、アープ、キールドセン、ケルド、シ
ーセン、ジム・ステンファソト;ラーセン、クリスチアン・グロンノイ及びシー
セン、フレデリック・グロンノイ、スカンジナヴイアン・ジャーナル・オン・ク
リニカル・アンド・ラボラトリイ・インヴエスチゲーション、±且 2:139
−44(1985)は15nmのストークスシフトを有する。ハシモト等は、又
、APのア、セーに適した水性条件下でのリン酸エステルの加水分解の問題を記
載している。
リボフラビン−5−リン酸、グレイイー、アール及びノ1インズ、エム 、アナ
リチカル・レターズ、1(5)333−45(196B)及びタケウチ、ティ及
びノガミ、ニス1、アクタ・バソロジ力・ジャパン、4.277(1954)は
、組織A’Pアッセーのみに用いられている。そのアッセーの最大感受性は報告
されていない。
フラボンシリン酸エステルは、510nmの放射波長を有する。グレイイー、ア
ール、及びハイ不ス、エム、アナリチカル・レターズ、1(5):33−45(
1968)並びにランド、ディー、ビー、及びジャ牛ム、イー、アナリチカル・
バイオケミストリイ、16:481(1966)。励起波長は報告されなかった
。著者らは、それは3−O−MFPよりも安定な基質であり、又、ベータナフト
ールリン酸エステルよりもより感受性の蛍光指標であると報告した。本基質は、
蛍光の開始が観察できるまでに2個のリン酸基の離脱を要する。
このことは、出発基質の一つのフラクシヨンのみが蛍光性でないモノリン酸エス
テルに変換される運動論的アノセーにとって耐え難い問題を起こすであろう。さ
らにモノリン酸エステルは蛍光放射が観察されるまでに3−ヒドロキシ−フラボ
ンに変換されなければならない。
4−19hウンベリフエリルリン酸エステル(4−M−MUP)、ウォルフバイ
ズ、オツド・ニス、及びコラ−、エルンスト、ミクロケミカル・アクタ、3B9
−95(1985):コーニッシュ、コラリー・ジエイ、、ニール、フランシス
・シー、及びボーズン、゛/クロモンアメリカン・ジャーナル・オン・クリニカ
ル・バンロジイ、アール及びロビン、エリ、アナリチカル・ケミストリイ、40
4:803−5(1978)は、367nmでの励起を伴う82nmのストーク
スシフトを有する。放射は449r+mである。最初の順位ラマンは412nm
で、これは4−メチル−ウンベリフェロン(4−MU)のそれの1/120であ
る。放射は高いバックグラウンド蛍光に寄与する。コーニッシュらは、4−MU
Pが465nmに放射を有し、それは4−メチル−ウンベリフェロン(4−M
U)の1/120であると報告している。又、これらの著者により、4−MU
Pが塩基性トリス緩衝液中で分解することが記載された。彼等は重炭酸塩/炭酸
塩緩衝液中で4−MIJ Pを製造することによって本加水分解の問題、を減少
させることができた。ハシモト、シンヤ、コバヤシ、ケンセイ、フジワラ、キタ
オ、ハラブチ、ヒロキ及びフヮ、ケイイチロ、分析化学、32:E 177−E
184(1983)には、彼等の文献調査によれば4−MU Pは「天然水中
に溶解した酵素(AP)に対するより一層の研究に最も期待できる基質のように
思われること。本基質を用い48時間のインキ二ベーションで、AP活性の測定
の最低限度はI X 10”%ル1弓分−1であったこと。一方、P、−NPP
を用いる慣用のスペクトル光度測定法のそれは0.4X10′□@モル1゛1分
−1であったこと。」が報告された。
トルカ、マーリン及びマツクエロイ、ダブリュ、デ仁、メス。
アナル、ケム、旦 4:803−5(1968)は、水性pH9,0溶液中のL
−(+)−ルシフェリン(LH)が385nmの励起レベルと約540nmに放
射を伴う高蛍光性化合物であることを報告している。
水溶液中、量子収率は0.62である。LHは塩基性水性溶液中、不安定な化合
物である。
2−カルバモイル−6−メドキシベンゾチアゾール、LHの合成での中間体は、
メリーズ・オン・エンザイモロジイ、57巻、19頁に報告されている。本物質
に対する報告では蛍光はなく、そしてこのことは我々の実験で証明された。
B、環境状態測定
環境因子はリン酸エステル基の加水分解を生ずることが知られているので、加水
分解速度のモニタリングは間接的に種々の環境状態を監視しうる。例えば、温度
又はpH又は金属での極端な状態は加水分解力として作用する。従って化学的残
基の付着により阻害され、又、加水分解力により化学的残基が開離して回復した
蛍光を示す蛍光性化合物を持つことは価値がある。
酸素の存在に対し比色試験を用いることは、この分野で、例えば嫌気性環境に対
する比色試験で知られている。蛍光性化合物は、又、酸素レベルの測定にも用い
うる。一般に、蛍光性化合物が「長い生存時間−:特性を有する場合には、化合
物は酸素の存在により抑制される可能性がある。これは、蛍光性化合物中の電子
が低エネルギーレベルまで低下し、それらが光エネルギーを放射すると起きる。
電子が低下する期間が充分な場合、低下する電子により放出されるエネルギーの
あるものは、酸素分子により利用される。低下する電子に対する最小「生存時間
」は約10−+a秒であるが、より長い生存時間がより感受性の酸素測定に提供
される。従って、酸素を測定するために「長い生存時間」を伴う蛍光性化合物を
持つことは価値がある。
C1生物学的分子の直接決定、検定又はモニタリング生物学的リガンド用の標識
はこの分野でよく知られており、それらは放射活性物質、比色指標、及び蛍光性
化合物を含む。典型的には、これらの物質は、放射活性スクレオチドの使用にお
けるように生物学的リガンドに取込まれるか、或いはグルタルアルデヒド又は抗
体に蛍光性標識を付すのに用いられる種々の化学的「拡張腕j(extensi
on arm+s)の使用におけるように、リガンドに化学的に付される。
従って、本発明は以下の利点を提供する。
16水性環境中で安定性を保持する蛍光性化合物;2、バックグラウンド干渉以
上に容易に検定可能である蛍光性化合物。
3、化学的残基の付着によって、蛍光が激しく減するが、該化学的残基の除去に
よって、強く蛍光性を示す蛍光性化合物;4、アノセー指示又は他のマーカーと
して用いるのに充分なストークスンフトを示す蛍光性化合物;
5、少なくとも約10アトモル(10”モル)a度のアルカリホスファターゼの
検出用の手段を提供する蛍光性化合物:6 「長い生存期間づを有し、酸化剤を
検出する手段を提供する蛍光性化合物ニ
ア、種々の溶媒中で蛍光特性を保持する蛍光性化合物;8、水中で安定で、加水
分解で蛍光性化合物を形成することができる非蛍光性リン酸エステル化合物;
9、幾つかのメンバーは可視光で励起することができる一クラスの蛍光性化合物
。
本発明の要約
本発明は、蛍光性基質としてのベンゾチアゾール(BT)の誘導体の用途に関す
る。BTの高蛍光性誘導体は、BT誘導体に化学的残基を付着することにより非
蛍光性誘導体に変換できる。化学的残基が非蛍光性誘導体から切断するか、さも
なければ解離すると、蛍光が回復する。
これまで、簡単なベンゾチアゾール誘導体で蛍光を示すものはなかった。ごくわ
ずかの蛍光性ベンゾチアゾール化合物が文献に報告されているが、実際の蛍光特
性は報告されていないし、知られてもいない。2−カルバモイル−6−メドキシ
ベンゾチアゾールは、これまでルシフェリンの非蛍光性誘導体であると報告され
ており(上記参照)、これは我々の手で確認された。2−シアノ−6−ヒドロキ
シベンゾチアゾール(CBT)、トルカ、エム、エイ、及ヒマツクエロイ、ダブ
リ丸ディ8、メソズ・オン・エンザイモロジイ、57:15−24(アカデミツ
ク・プレス)及び2−カルバモイル−6−ヒドロキシベンゾチアゾール、フォウ
レ・アール等、オルグ、マグン、レシン、11:617−27(1978)は、
共に文献に報告されているが、このような化合物の蛍光についても、又、付着さ
れた化学的残基によってこのような化合物の蛍光が抑制されることも報告されて
いない。ベンゾチアゾール誘導体が蛍光性でありうること、どのような条件下で
、このような蛍光が発現し、どのような条件下で蛍光が抑制されるか、何も示し
ていなかった。即ち、CBT及びABT並びに他のBT誘導体の蛍光性性質は、
本発明以前のこれらの化合物の報告を見ても予期し得ないものである。
本発明は、又、化学的残基を付さないBTの蛍光性誘導体の用途にも関する。こ
れろの化合物は、例えば生物学的分子を襟識化することにより、直接、生物学的
分子を検定するのに用いることができる。
BTの誘導体は、又、酸素レベルを測定するのに用いることもできる。酸素は、
BTの蛍光性誘導体中、低いエネルギー状態まで低下している励起電子により放
射されたエネルギーを使用するので、BT分子の蛍光性誘導体の蛍光は減少する
。即ち、蛍光の減少は、アッセー系に存在する酸素の量を示す。
本発明の他の局面は、BTの蛍光性誘導体の、有機溶媒中、蛍光を保持する能力
である。即ち、水中でも有機溶媒中でも、環境における状態及び物質の検出及び
測定に使用することが可能である。
本明細書に記載される一クラスの蛍光性化合物は、図式により示されるこれらの
化合物よりなる。
図中、
a) 4.5.6又は7位の炭素の少なくとも一つは、ベンゼン環に付着する陰
性基を含む化学的残基と結合する; そしてb) 2位の炭素は、ベンゾチアゾ
ール環系の共鳴を伸張する少なくとも2つの原子よりなる化学的残基と結合する
: そしてC) !素原子は3位に位置し、そしてd)硫黄原子は1位に位置す
る。
ベンゼン環と共鳴している陰性基、例えばイオン化可能な水素は、蛍光の抑制に
適した化学的残基の付加に必要である。2位炭素と結合する二原子(dual
−atom)化学的残基は、蛍光用の共鳴系の必要な伸長(extension
)である。2位の炭素に結合する化学的残基の長さと結合(conjugati
on)を増加すると、化合物から放射される光の波長及び励起波長も又、増加す
ることが、ここで発見された。即ち、2位炭素に結合する化学的残基の原子の数
を増加することにより、蛍光は色合がより深く表れるであろう。
明細書中、次の用語が以下に定義するように用いられる。
ABT: 2−カルバモイル−6−ヒドロキシベンゾチアゾールBBT: 2’
−(2−ベンゾチアゾリル)−6’−ヒドロキシベンゾチアゾール
CBT:2−シアノ−6−ヒドロキノベンゾチアゾールストークスシフト:励起
及び放射最大の波長の間の差である冷光発生分子の特性値である物理的定数。
レイリー散乱:光子エネルギーによる励起に基づく電子振動の結果として放射さ
れる光による干渉。
ラマン:レイリー散乱ピークよりも高いか又は低い波長の蛍光スペクトルに現れ
る。これらのラマン帯は、励起放射とは異なる一定の振動を伴うレイリー散乱ピ
ークのサテライトである。これらの帯は、この励起電子に付加されるか又はこれ
から減じられる振動エネルギーのためで1ある。
蛍光能カニ励起するために用いられた光の一部として放射した光の量。
励起波長:任意の単位で測定される、蛍光放射を発生するのに用いられる光の波
長。
放射波長 励む後、蛍光性分子により放射される光の波光。
Km:酵素反応の速度が半最大(half maximal)である基質濃度。
代謝回転数:酵素が律速因子である場合、単一酵素分子による単位時間当り変換
される基質分子の数。
分子吸収カニ紫外又は可視スペクトルでの吸収帯の強変。
基質:酵素がその上で触媒作用に影響を及ぼす分子。
酵素:特異的化学反応の速度を大きく強める能力を有する触媒。
共鳴:幾つかの構造の各寄与が結合程度と一致するある方法に重点が置かれる場
合で、各々が有し、それが現れたとき、特異的形状を伴う実際の分子。
図面の簡単な説明
図AはCBT、ABT及びBBTの構造を示す。
図BはCBTP、ABTP及びBBTPの構造を示す。
図Cl1BBTPをアルカリホスファターゼ(AP)測定に用いた一方方向を示
す図式である。
図りは、アルカリホスファターゼ(AP)が攻撃される抗体に相補性の材料を測
定するのにBBTPを用いた一方方向を示す。抗体/APコンプレックスは相補
性(compl imentary)分子と結合する。APはリン酸化BBTか
らリン酸エステル残基を離脱するように作用 。
し、これにより蛍光が回復する。蛍光の測定は、即ち、相補性分子の存在及び量
を示す。
図Fは、APに対するBBTPの感受性を示すグラフである。BBTPは、3.
0+nLの容量で、0.3アトモルのAPを測定することを示す。適当な機器で
、細胞容量は10又は100μCに減少でき、その結果、それぞれ0.001又
は0.01アトモルの投影(pr。
j6cted)感度となる。60分アノセ一時間で決定した600コピーのAP
で0.001アトモルの感度を示すものはなかった。
図Fは、35°CでのBBTPの加水分解速度と基礎蛍光値での対応増加を示す
グラフである。又、APの10aM、100a〜1及び11000a溶液とBB
TPの反応の速度も示す。
図Gは、水性溶液中4°Cと35℃でのBBTPの基礎蛍光値対時間のグラフで
ある。
図Hは、水性溶液中、4℃と35°CでのABTPの基礎蛍光値対時間のグラフ
である。
図1は4℃でのBBTPO酵素反応の速度対時間のグラフである。
図Jは4°CでのABPTとAPの酵素反応の速度対時間のグラフである。
図にはABTの蛍光対濃度を示すグラフである。
図りはBBTの蛍光対濃度を示すグラフである。
発明の詳細な説明
以下の記載により、本発明の態様が、非常に低レベルの酵素又は蛍光性基質を用
いる加水分解試薬を検出し、測定するため造られ、使用されうる手段の詳細を提
供する。本記載は、本発明の典型例であるが、発明を特異的に限定するものとし
て解釈されるべきでない。
本分野の当業者の理解しつる範囲内にありうる変形は本発明の範囲内にあると考
慮されるべきである。
化合物2−ノアノー6−ヒドロ牛ジベンゾチアゾール(CBT)、2−カルバモ
イル−6−ヒドロキシベンゾチアゾール(ABT)、2″−(2−ベンゾチアゾ
リル)−6“−ヒドロキシベンゾチアゾール(BBT)は、特異的な445nm
−580nm(ABT及びCBT)及び460nm 660nm(BBT)塩基
性水性溶液中、それぞれ510nm。
518nm及び561nmて生ずる放射で最大に蛍光性である。励起は、それぞ
れ381 nm、381nm及び419nmで発生する最大を伴う320 43
0r++n(CBT)、325−440nm(ABT)、及び330−480n
m(BBT)の範囲で生じる。これらの化合物の構造についての図A及び上記デ
ータの要約についての表1参照。
化学的残基はヒドロキシベン゛/チアゾールの蛍光性誘導体に付加されて、それ
は分子の蛍光能力をきびしく抑制する。化学的残基の結合によって酵素に対する
適当な基質が提供されると、残基はヒドロキシベンゾチアゾール分子の非蛍光性
誘導体から離脱し、蛍光が回復する。この方法で、例えばCBT、ABT及びB
BTは酵素活性の決定用の蛍光性指標として用いることができる。例えばリン酸
エステル残基は、BBTに付加して非蛍光性誘導体2°(2−ベンゾチアゾール
)−6−ヒトロキシベンゾチアゾールリン酸エステル(BBTP)、アルカリホ
スファターゼ用の適当な基質を生成する。従ってアルカリホスファターゼ(AP
)によりリン酸エステル残基が離脱すると、酵素活性の測定がなされる。APと
BBTPの酵素反応は図Cに示される。生成されたリン酸エステル誘導体の分子
構造はFBに示される。
他の化学的残基はBBTに結合しうる。例としては、コリンエステラーゼ、コレ
ステロールエステラーゼ、リパーゼの適当な基質を提供する化学的残基及び酵素
によりヒドロキシベンゾチアゾールの非蛍光性誘導体から離脱可能な、いかなる
残基をも含む。他の加水分解力により離脱可能な残基も、又、これらの加水分解
力を検定する目的に結合しうる。
加えて、CBTS、ABT及びBBTは生物学的分子の検定用に直接又は間接に
用いうる。酵素は、生物学的リガンド、例えばモノクローナル又はポリクローナ
ル抗体あるいはその断片、核酸プローブあるいは相補性分子を検出可能な他の生
物学的組成物に結合しうる。
この方法で、酵素/リガンドは最初、相補性生物学的分子に結合し、そして適当
な条件下、CBT、ABT又はBBTよりなる基質と適当な化学的残基との付加
を伴い、酵素は化学的残基を離脱して、CBT、ABT又はBBTは強い蛍光を
生ずる。この蛍光の検出又は測定は、プローブに相補性の生物学的材料の検出及
び測定を可能にする。このような検定は生物学的試料、例えば尿、血液又は組織
試料を用いて行なうことができることに注目されたい。リン酸化CB1組成物及
びアルカリホスファターゼ使用の例は図りに示される。
生物学的分子の直接測定は、本分野の当業者に既知の方法によってABT、BB
T又はCBTを生物学的リガンドに結合させ、蛍光性シグナルを検出することに
よって行なうことができる。
本発明の他の局面は、フリーラジカル、例えば特に血液中の酸素濃度を測定する
ためのCBTSABT又はBBTの使用である。フリーラジカル、例えば酸素は
蛍光中放射するエネルギーを充当することができるので、誘導体の蛍光の減少は
酸素量と相関しうる。即ち、蛍光の測定は酸素濃度を検出するのに用いることが
できる。
CBT、ABT及びBBTは異なる溶媒中、蛍光特性を保持しているので、その
化合物は異なる溶媒中でかかる測定を行なうのに用いうろことに注意すべきであ
る。表3参照。
好ましい態様の記載
1、用いられる装置
UV/VJS機器はベックマン・モデル・ナンバー25であった。、NMR機器
はヴアリアン・モデル・EM360A 60mHz電子単位又はゼネラル・エレ
クトリック・GN−500500Mgヘルツ単位であった。NMRシフトは内部
基準としてテトラメチルシランを用いて記録される。一つのフルオロメーターは
、励起用の単一モノクロメータ−と放射用の二重モノクロメータ−を備えたスブ
セ、ソクス■フルオロログ・モデル112であった。それを前表面(front
face)蛍光を用いて稼動した。二つ目のフルオロメーターはチューナーから
購入したフィルターを備えたチューナー・モデル■であった。融点は補正せずに
トーマス・フーヴアー毛細管融点機器で決定した。HPLC装置は、溶媒プログ
ラマ−(モデル660)及びU〜7/V I S固定波長検出装置(モデル44
0)を備えたウォーターズ複式ポンプ(モデルM−6000)ユニットであった
。用いたカラムは3.9X25maウォーターズ逆相C−1810ミクロン・イ
レギュラー/リカゲルであった。HPLC分析に用いた溶液Aは、3000x(
!のHPLCグレート水及p750i12(7)HPLCグL、−ドJ9/−ル
と5.52gのリン酸−ナトリウム−水和物を用いて調製した。
特に述べない限り、HPLC分析に用いた流量は1分当り1.0x(1であった
。用いた反応器バイアルは、パイレックスガラスで造られた1xQから10jI
Qサイズで、試薬側がテフロン表面のシリコン隔壁と内部テフロン磁気撹拌棒を
有した。pHはフィッシャー・アクメット・デジタルモデル520を用いて決定
した。基質溶液と接触する全ての装置は、使用前にIN塩酸に3時間浸漬し、次
いで新たに蒸留した税イオン水で完全にすすいだ。これで、通常、存在する外界
AI)か死滅するのは確実である。シグマから使用したそれぞれ個々の口!トの
つ、血清アルブミンは、存在するAPのレベルを評価した。
2、使用した試薬
使用した試薬又は溶媒は、特にことわらない限りAC3試薬グレードであった。
使用したDEAは、使用前にガラス内で真空蒸留した。用いたテトラヒドロフラ
ン(T HF )は、水酸化カルシウム上で乾燥し、使用直前に蒸留し、た。使
用水は新しく脱イオン化しく2メガオーム)で蒸留した5AMPDはJBLサイ
エンティフック・カタログ・ナン/”−1250Aにより供給した。トリエチル
アミン、ベンゾチアゾール及び2−アミノ−チオフェノールは、アルドリッチか
ら得た。トリメチルブロモシランはベトラーチ・システムズかう得た。2−クロ
ロ−6−ヒドロキシベンゾチアゾール、2〜アミノ−6−ヒドロキシベンゾチア
ゾール及び2−ノアノー6−メトキシベンゾチアゾールは、英国、バーミンガム
、デパートメント・オン・クリニカル・ケミストリイ・オン・ザ・ユニバーンテ
ィ・オン・ハーミンガム、ネイル・ハシエツト教授がら好意的に提供して頂いた
。これらの化合物は、ポウイー・エル、ジェイ、(2978)メンズ・イン・エ
ンザイモロジイ(デル力、エム。エイ6、出版)57巻15−28頁、アカデミ
ツク・プレス、ニニーヨークにより記載された手順を用いて調製した。
3、蛍光特性
a、CBTSABT及びBBTの蛍光特性CBT、ABT及びBBTベンゾチア
ゾール(BT)、2−クロロ−6−ヒドロキシベンゾチアゾール(Cj−BT)
、2−アミノ−6−ヒドロキシベンゾチアゾール(アミノ−BT)及び2−シア
/−6−メドキシベンゾチアゾール(□N−メトキシーBT)の蛍光特性は、0
.1M2−アミン−2−メチル−1,3−プロパンジオール(AMPD)を加え
た水性pH10,2溶液中で測定した。はぼ等しい蛍光効率を、適当な溶媒(メ
タノール又はエタノール)中に適当な化合物を溶解し、10xρの溶媒当り10
1g&することにより決定した。次いで100x(!のこの溶液を9.91の、
O,1M2−下ミノー2−メチルー1,3−ブロバンジオーノ喧AMPD)を含
むpH10,0の緩衝液に加えた。蛍光源(254xm)を保持した針(han
d)を石英セル内の溶液を励起するのに用い、可視観察を記録した。この溶液が
蛍光性の場合は、1/10に希釈して測定を繰り返した。BT、 C4)−BT
、アミノ−BT及びCN−メトキン−BTは全てCBT%ABT及びBBTより
も蛍光性能力が少なくとも3オーダーの大きさで低いことが判った。即ち、ベン
ゾチアゾール残基がイオン化しつる基をベンゼン環内に含み、且つ共役を拡大す
る2位に基を含むとき、蛍光能力は劇的に増大できることが明らかである。
CBTSABT及びBBTの蛍光特性を測定し、4−メチル−ウンベリフェロン
(4−MtJ)のそれらと比較した。この情報は表1に示される。つtルフバイ
ズ、オツト・ニス、及びコラ−、エルンスト、ミクロケミ力・アクタ、389−
95参照。第一に、CRT。
ABT及びBBTの分子吸収力は15,500(水性0.]OMANPD pH
10,2)、13,300(水性0.392M炭酸ナトリウムpH11,0)及
び33,000(水性0.1M DMA pH10,0)であった。これらの分
子吸収力はそれぞれ378nm、 368nm及び415xmで測定した。第二
に最大励起は、CBTとABTが共に381xmであり、BBTはその最大励起
が419xmにあることが判った。放射最大は、CBT、ABT及びBBTに対
し、それぞれ510ne、 518nm及び561 nmに見られた。ストーク
スシフトはそれ1ぞれ129xm、137nl及び142n+mであった。これ
らのデータは、0.10M AMPD% pH10,0中、スブセックスD前面
蛍光を用いて収集した。水に対するラマンはCBTに対し433xmに見られた
。水に対するラマンは検定に干渉しないであろう。これらのデ−夕は、これらの
化合物が望ましいストークスシフトを有し、水ラマンが蛍光放射からよく分離し
たことを明らかに示す。
決定されるべき次の因子は蛍光効率であった。典型的には、約1%の蛍光効率が
実用的と考えられ、4−MUは形質(charaeterist 1c)20−
40%効率を有する。比較はCBTと4−MUの間で行った。各化合物はその最
大励起で励起した。前面蛍光を用いて、4−MUは6.86カウント/フエムト
モルを与え、CBTは同一条件下、2,85カウント/fmを与えた。即ちCB
Tは4−MUの蛍光効率と非常に近かった。ABT及びBBTの蛍光効率に関す
る図K及びL参照。蛍光データはチューナー・モデル■を用いて収集した。
カーブはIX及び3×共に10を越えて100+1モルまでの範囲で直線である
。
b、CBTPの蛍光特性
CBTt−リン酸化シてCBTP2−シアノ−6−ヒドロ牛ジベンゾチアゾール
リン酸エステル(CBTP)を作った。構造は図Bに示される。予期しないこと
に、CBTPは非常に低レベルの蛍光を発し、リン酸エステル残基がCBTの蛍
光を非常に抑制することが拘った。
CBTPに関するデータは以下のように決定した。lz9のCBTPを2.0m
l!の緩衝液:0.10M AMPD、0.10mNaC1,l。
OmM MgCfft50.1.0+nM ZuCI2+、pH2に溶解した。
この保存溶液1(Hクロリットルを緩衝液中に500ミクロリツトルに希釈した
。目盛り位置は高電圧側700ボルトであった。最大励起は、3nmで504
nmで53. OO0cpsの蛍光最大を伴った。少量のAPを加えてCBTP
を加水分解しCBTを形成させた。高電圧を5゜Oボルトに減じることにより、
最大励起は378nmで、501 nmで808.0OOepsの最大蛍光を伴
った。高電圧力供給量の700ボルトから500ボルトへの減少により、はぼマ
グニチュードのオーダーで感度が減じる。即ち、CBTPは、300がら400
rimに励起した場合、測定しうる蛍光かない。見られる小さな蛍光は多分、C
BTP中に共雑物として存在する低レベルのCBTに基づくものであった。表2
参照。
さらに、CBTPは予想された加水分解生成物、CRTに対する放射波長である
505n+nで測定しうる放射を示さない。これはAP検定においてCBTPの
放射に基づく干渉が低いことを確実にする。
CBTPに関して決定されるべき次の重大な因子は、近似Km及びAPを伴う代
謝回転数(turnover number)であった。これはAPがいかに速
やかに又、有効にCBTからリン酸エステル残基を切断するかを決定する。CB
TP−シ(AMPD)塩は、パラ−ニトロフェニルリン酸エステル、ジ−トリス
塩(pN P P 、ジ−トリス)及び4−メチルウンベリフェリルリン酸エス
テル、ジー(AMPD)塩と直接比較した。UV/VIS検定は、0.IM A
MPD中、pH10゜2.30℃でCBT(15,500E+nax)に対して
375nmを、又、P)(P P−ジ−トリス(18,OOOEmax)に対し
て405na+を、又、4−MUに対して363niを用いて行った。用いた酵
素は、AMPD緩衝液中1 /20. OOOに希釈した仔つシ腸AP(カルザ
イム)、30.000μ/峠であった。基準側(referince 5ide
)は記載したように50CBククリツトルを含んだ。例えば、試料側は465ミ
クロリツトルの緩衝液、25ミクロリツトルの基質溶液(保存溶液はAMPD緩
衝液中20nりM基質である)及び10ミクロリツトルの1/20.000に希
釈したAP酵素を含有した。CBTPは、同一条件下、PNPPの78%で4−
MU Pの95%である代謝回転数を有することが判った。即ち、CBTPはA
Pで高代謝回転数を有する。これらの条件下、APによるCBTP反転の最大速
度は、2rbMにあった。又、ABTP及びBBTPは、同様の条件下約211
1MのKmを有することも判った。この分野における当業者にとって、これらの
化合物は、約0.05+nMと約20mMの間の典型的に実用的な広範囲のAP
濃度で用いうる。
酵素が基質と反応して蛍光性化合物を形成する蛍光測定の究極的感度を限定する
一つの錠因子は、結果としてバックグランド蛍光からの干渉を生ずる。このバッ
クグラウンドは、4つの因子:水のラマン蛍光、レイリー散乱、出発基質からの
尾をひく蛍光放射及び基質中に存在する自由加水分解した基質からの蛍光放射に
基づく。混在している加水分解した基質からの蛍光バックグラウンドが問題かど
うか決定するため、HPLCスキャンを4MUP及びCBTPの両方に操作して
、おのおのに存在する加水分解した基質のレベルを正しく決定した。CBTPI
;!0.08%CBTを有し、4−MtJPは0.07%4−MU(重量比)を
含有した。自由な加水分解した基質のレベルは比較できるものであり、蛍光感度
は、上で見たように4−MU及びCBTに対する2、4の因子内であったから、
測定されたどの蛍光バックグラウンドも上述の最初の三つの因子の組合せに基づ
くであろう。前面蛍光を用いると、4−MtJ Pの1mM溶液は297.64
0Cps(励起366mm、放射444 n11)の出発ノで・ツクグラウンド
読取りを与えた。1mM CNTPC励起39/nm、放射、505 ni)を
用いると、バックグラウンド読取りは42.518カウント/分であった。これ
らの読取りは、0.10M AMP。
0、1 M NaCQ、 pH10,2中でなされた。即ち、4−MU PはC
BTPよりも有意に高いバックグラウンドを有するとみることができる。
次に、CBTの蛍光は、異なる溶媒中、塩基シクロヘキシルアミン(CA)の存
在又は不存在で評価した。これらのテークは表3に示される。
実験は10xQのジメチルスルホキシド中に5x9CBTを溶解することにより
実施した。この溶液(10ミクロリツトル)を9.99x(!の適当な溶媒(溶
液l)に加えた。この溶液を石英UVセルに転して25 J nm針を保つ光源
で励起した。蛍光は視覚観察後記録した。10ミクロリツトルのシクロへキシル
アミン(CA)を溶液#】に加工て、蛍光を上記(溶液2)のように記録した。
最後に、looミクロリy)ルのC,Aを溶液2に加えて蛍光を記録した。即ち
異なる溶媒を用いることができ、CBTが水性塩基性緩衝溶液中にある場合に見
られる特異的緑色型光が観察される。
蛍光のpH研究を0.10Mリン酸ナトリウム、pH8,89及び0゜10M
HCgを有する水性溶液中で実施した。本研究は、上記した方法と類似の手法で
行なった。溶液はpHが3より下になるまで特異的な緑色蛍光を示した。pH3
と1の間、極端な酸性状態で、CBT溶液はその蛍光を失った。即ち、CBTが
広いpH範囲でその蛍光を維持することが明らかである。
CBTPは水性塩基性状態でABTPに変換することが判った。
この変換は、CBTPがAPと反応すると非直線状運動性となる。
即ち、反応を4℃で速やかに行なわない限り、CBTPはABT Pに変換する
。
c、BBTPの蛍光特性
BBTPのAP検出感度を次に決定した。図Eを参照。酵素希釈緩衝液は0.1
0Mジェタノールアミン、1.OeM塩化マグネシウム、0.1+M塩化亜鉛、
0.005%アジ化ナイリウムを含み、pH9,0であった。用いた酵素はカル
ザイム、#27−5−24.3o、 o o o単位/19で10.15mMア
ルカリホスファターゼを含有した。系列希釈して300 fM(10”MX溶液
E)及び30f謙(溶液F)希釈を得た。
基質緩衝溶液は2.4M DEA、pH9,0,0,23+M塩化マグネシウム
、0.005%アジ化ナトリウム及び1,0mM基質を含有した。1から10ミ
クロリツトルの溶液E又はFの各々を3. OxQの、予めチューナー・モデル
m内に設置し35℃の温度とした基質溶液に加えた。勾配(slope)をスト
リップ・チャート・レコーダーを用いて測定した。4−MUP、CBTA及びA
BTPに用いたフィルターは、励起側で760で、放射側で2A及び47Bであ
った。BBTPに対しては、励起フィルターは47Bで放射フィルターは16で
あった。これらの勾配はAPの7x度に対してプロットした。図Eは、BBTP
を用いて、30分間APの1100a溶液を、又、6時間10aM溶液を測定で
きることを示す。この系は3.0x(1試薬容量として用いたが、試薬容量が1
00ミクロリ、トルに減少すると、6. OOOコピー又は0.01アトモルの
APを30分間あるいは600フビー又はo、ooiアトモルを1時間、測定で
きる。
d、BBTP及びABTPの安定性
BBTPO12,4mM DEA、pH9,0,0,23mM塩化マグネシウム
及びO,OO5%アジ化ナトリウムの水性溶液中での溶液安定性を35℃で決定
した。結果は図Fに示され、又、BBTPの10ρM、1100a及び1001
000aに対する感度も示す。バ。
フグランド蛍光についてのデータは、BBTPが金属を含む塩基性水性状態でも
非常に安定な基質であることを示す。それは又、6時間後のバックグラウンド読
み取りの上のA Pの10ρM溶液の測定を含む、非常に低レベルのAPの測定
に対するバックグラウンドの貢献を示す。
これに加えて、1.0mMBBTPの水性溶液が上記の緩衝液中で調製でき、4
℃で維持できることが判った。4℃でのABTP安定性も又、測定した。図G及
びHに示される結果は、4℃でのBBTPとABTPの安定性を示す。
次に、BBTPとABTPの水性溶液を調製し、4℃で保存した。
次いでBBTP及びABTPのこれらの溶液とAPの反応速度を測定した。図I
及びjを各参照。これは、これらの溶液が安定で、APを阻害する化合物が全く
形成されないことを示す。データはBBTP、ABTPともに溶液中で分解せず
APに対する阻止因子を形成しないことを明らかに示す。
図Eにおいて用いた手段は、二つの理由から4−MU Pに適用できなかった。
第一に、1nM溶液から得ら右たバックグラウンド”読み取りはチニーナー・モ
デル■で目盛からはずれていた。濃度を04030+aMに減じた場合、バック
グラウンド読取りはBBTP又はABTPの1mM溶液に匹敵した。*緩衝液中
の4−MIJPに関するKIllは約30iクロモルであるから、4−MtJ
Pの代謝反転か減少し、てA Pに関する基質の感度を低下させる。新しく調製
した4−MUPの30ミクロモル溶液では、BBTPの1.0IIIM溶液が得
られるシグナルの約1/2から1/3を与えることか判った。第二に、マグネシ
ウムを含む4−MUPの塩基性水性溶液は4−MtJ Pを加水分解し、4−メ
チルウンベリフェロンを形成することが判った。
この結果、有意にバックグラウンドが増加する。このことは、この溶液を4℃で
保存した場合でも、通常8時間の使用で、4−MUPを緩衝液で再構成しなけれ
ばならないことで試験が限定される。
4、BT誘導体の合成
a、2−シアノ−6−ヒトロキンペンゾチ7ゾール(CBT)の合成合成に用い
た手法は、デル力、エム、エイ 及びマノクロイ、グブリコ、ディ1、メソズ・
オン・エンザイモロンイ、57.15−24頁、アカデミツク・プレスに記載さ
れる。生成物は与えられた融点及びUVデータと一致した。)]PLCは本材料
が98%純粋(面積パーセントによる)であることを示した。溶液プログラムと
して溶液Aに水を、溶液Bにメタノールを用いた。流速は、100%Aで出発し
40%Bの最終条件までで、つを−ターズ溶媒プログラマ−で曲線7を用いその
結果わずかに凸状の溶媒プログラムとなる、10分のブaグラム時間で20νρ
/分であった。生成物ピークは 。
254nmでモニターし、て、173分の保持時間を有することが判った。ジメ
チルスルホキシド(db’)中500MgヘルツNMRスペクトルは構造が変化
した。表4参照。
b、2−シアノ−6−ヒトロキンベンゾチアゾールジメチルリン酸エステルの合
成
500z9(2,84wモル)の2−シアノ−6−ヒドロキシベンゾチアゾール
を10xffの反応器バイアルに入れ、テフロンキャップでシールし、磁気撹拌
棒を入れた。5.OxQアリコツトのTHFを加えて撹拌し2CBTを速やかに
溶解し、澄明な明赤色溶液を得た。これに、次いで0.550xρ(402ff
9.3.97j!モル)のトリエチルアミンを加えた。得られる澄明溶液を水浴
中に置くことにより4°Cに冷却した。次に、1.51ρのT)(Fに溶かした
512夏11(3,54xモル)のジメチルクロルリン酸エステルをこの溶液に
60秒の期間にわたって添加した。約20分後、101g反応器バイアルを水浴
から取り出して室温で2時間撹拌した。
この時点で反応物は粘稠なスラリーであった。トリエチルアンモニウムクロリド
塩を吸引濾過により除去した。濾液を丸底フラスコに移して真空下、ロトエバボ
レータ−(rotoevaporator)で濃縮した。
残渣をE+OxQの酢酸エチルに溶解し、次いで20xffの水と10xQのN
ACρ飽和水を加えた。相を分離して酢酸エチル層を得た。水性層を40zQの
酢酸エチルで洗ってこれを先の酢酸エチル層と合した。
混合した酢酸エチル溶液を1.5xQのNa(J!飽和水と51ρの水で2回洗
浄した。酢酸エチル層をMg5Oaで乾燥し、濾過し、完全な真空でロトエバボ
レーターで濃縮した。約5村の酢酸エチルを、粘稠油が溶解した濃縮物に加えた
。これを−20℃に冷却して白色結晶を速やかに形成させた。白色結晶を濾過に
より分離した。生成物、2−シアノー6−ヒドロキシベンゾチアゾールジメチル
リン酸エステル(6−CRT−DMP)の融点は54.0−55.1℃であった
。HPLCは96.4%(面積による)の純度を示した。カラムは3.9mmX
25+mで30分のプログラム時間で、100%水から100%メタノールの直
線状プログラムの1.0x(1/分の流速によった。生成物は254 nmでモ
ニターした。生成物についての保持時間は23゜4分であった。NMRスペクト
ルを決定した。NMRに用いた溶媒は、内部標準としてTMSを含む重水素クロ
ロホルムであった。10Hzの結合定数を伴いデルタ3.9に集中し、6.00
時間積分された二重線があった。3.8時間積分された7、9に集中した多重線
があった。
c、2−カルボミル−6−ヒドロキシベンゾチアゾール(ABT)の合成
CBT、14.09又は0.079モルを60x4に)脱イオン水ニ懸濁した。
この溶液のpHを約12J!ρの6.0M水酸化ナトリウムを用いて115に調
整した。得られる澄明暗こはく色溶液を窒素下、−夜撹拌した。HPLC,直線
状プログラムで水からメタノールへの30分プログラムを翌朝行なった。95%
(面積による)の出発材料が単一化合物に変換したことが判った。CBT及びA
BTの保持時間は、それぞれ15,1及び13.2分であった。
生成物を、等量の水を加え、6N塩酸でpHを1.9に下げることにより分離し
た。褐色固体を水ですすいだ。湿潤固体を400x(のメタノールにeo’cで
溶解し、熱濾過し、−晩−15℃まで冷却した。結晶を真空濾過により集成し、
メタノール、ジエチルエーテルですすぎ、真空乾燥した。HPLCは単一ピーク
を132分に示した。収量は7.589又は49%であった。
DESO−d6で行った500MgヘルツNMRは表5に示される。
7.910及び8.297のピークはアミド水素を特定し、10.106のピー
クはフェノール水素を特定した。これらの全てのピーク(7,910,8,29
7及び10.106)はブチリラムオキシド(deterium oxide)
の添加で消失した。これはアミドによるものである。
NMRは示された生成物に予想されるものと一致した。
水性溶液中pH11で長く処理した、又はより高いpHで処理したABTは、2
−カルボキシルー6−ヒドロキシベンゾチアゾールを形成し、これを分離し、確
認した。NMRスペクトルは得られたものと一致した。この化合物は、又、予想
通りに大きなストークスシフトの高い蛍光であり、水性塩基性状態でAPと反応
した。この化合物はAPで低代謝回転数を示し、詳しくは検討しなかった。
d、2−カルボミル−6−ヒドロキシベンゾチアゾールジメチルリン酸エステル
の合成
3f(0,015モル)の2−カルボミル−6−ヒドロキシベンゾチアゾール(
ABT)を30xQt7)T HF l;:溶解した。次イテ1.729(。
、017モル)トリエチルアミンを撹拌している反応液に加え、次いで直ちに7
m(のTHFに溶解した2、 6y(0,018モル)のジメチルクロロリン酸
エステルを5分かけて添加した。この溶液を72時間室温で撹拌した。
スラリーを吸引濾過して真空下に濃縮して乾燥した。固体を100x(Jのクロ
ロホルムに溶解し、炭酸ナトリウム水溶液で3回、飽和塩化ナトリウム水溶液で
2回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し、真空下に濃縮して乾燥した。収量は1
9又は22%であった。HPLCを水からメタノールの10分直線状プログラム
を用いて実施した。生成物は96%純粋(面積による)で141分の保持時間で
あることが判った。重水素クロロホルム中のNMRは、生成物に対し以下のよう
な予想されたピークを示した: 10hz(8,4H)の結合定数を伴う3.9
のδ、7,6でのδ、10及び2hz(9H)の結合定数、8.0(i、OH)
での幅の広いピーク及び8.25での二重線10hz(1,OH)の結合定数。
e、2−カルボミル−6−ヒトロキシベンゾチアゾールリン酸ジー(2−アミノ
−2−メチル−1,3−プロパンジオール)塩の合成1g(0,0033モル)
の2−カルボミル−6−ヒドロ手ジベンゾチアゾールジメチルリン酸エステルを
20zQのTHFに溶解した。
この溶液に、トリメチルブロモシラン(0,0262モル)を加えた。
この溶液を反応器バイアル中、室温て12時間シールして保持した。
HPLCにより、12時間後、4%出発材料と21%モノメチルリン酸エステル
が存在した。別の0.0066モルのトリメチルブロモシランを加え、HPLC
は付加5時間後、反応が完了していないことを示した。即ち、さらに0.013
2モルのトリメチルブロモシランとさらに4時間を要して反応は完了した。
バイアル内容物を、5.99のAMPDを含む30x(lのメタノール中に空け
た。溶液は直ちに濁り、これを18時間冷凍機に移した。
生成物を吸引濾過により集成し、冷メタノールで洗浄し、真空乾燥した。黄色結
晶の収量は0.989又は62%であった。水からメタノールへの10分直線状
プログラムを用いる)(PLCスキャンは、6.1分に単一ピークを示し、それ
は99.1%(面積パーセントによる)であった。ブチリラムオキシド中の50
0MgヘルツN MRスペクトルの構造指示(structure assin
gr+5ent)を変えた。表6参照。
f、2”−(2−ベンゾチアゾリル)−6”−ヒドロキシベンゾチアゾールリン
酸ビス=(2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオール)塩の合成
CBTP−ビx−AMPD塩、2.09又は0.0043モルを30xQビーカ
ー内のJogρの脱イオン水に溶解した。2−アミノーチt 7 エ/ −ル、
0.54tt又は0.0043モルを10x(1(r)メ9 / −ルに溶解し
、一度に全部を水溶液に加えた。ビーカーをバラフィルム(paraf i 1
m)で覆い室温で2時間撹拌し、次いで冷却機内で一晩保存した。
固体を翌朝集取して、メタノール及びジエチルエーテルでttいだ。これらの粗
製結晶を乾燥して、HPLCにより96.4%の純度を有する1、19を得た。
粗生成物を水/メタノール(50150容量)の混合物で20時間スラリーとし
、次いで真空濾過、水及びメタ/−ルによるすすぎ並びに真空乾燥により精製し
た。生成物は0.819の重さで、15.3分の保持時間を有する。HPLC分
析(面積パーセント)により98.6%であった。プログラムは5分直線状プロ
グラム、0から100%溶媒B、溶液Aによる開始でメタノールによる終了であ
った。ブチリラムオキシド中の500MgヘルツNMRスペクトルは構造を変え
た。表7参照。
生成物1009を、1.0mM塩化マグネシウムを含む、0.1MAMP○含有
、pH10,0の10xjの水溶液に溶解した。この時点で、254 nm光源
を指した針を、石英UVセルに移した溶液を小部分励起するのに用いた。溶液は
非常にかすかな青色蛍光を示した。
次いで100ミクロリツトルのAP、0.30ミクロモルを加えた。
少量を石英L7Vセルに加えて、前のように励起し、非常に明るいオレンジ色蛍
光が見られた。次の朝までに、HPLCによって全CBTP−ビス−AMPDが
消費され、新しいピークがHPLCスキャンに形成したことが示された。このピ
ークは、500MgヘルツNMRスペクトルにより2”−(2−ベンゾチアゾリ
ル)−6−ヒドロキシベンゾチアゾール)(BBT)と同定された。表8参照。
本発明は、その精神又は本質的特徴を逸脱しない限り、記載した化合物の類縁体
及び誘導体を含む、他の特異的形態を態様としうる。
本態様は、全て例示として考慮されるべきであって、限定するものではない。本
発明の範囲は添付した請求の範囲により示された。
表1
CRT、ABT、及びBBTの蛍光特性吸光 励起 放射 ストークス
係数(nm) 最大(nm) 最大(nm) シフト(nm)CBT 378
381 510 129(a2o−43o) (445−580)ABT 46
8 481 518 137B B T 415 419 561 1424−
M U N/A はぼ380 449 82表2
CBTに対するCBTPの蛍光特性の比較電圧 励起最大 放射
CB T P 700 377 504 5:(、000(8,080,000
)
CB T 500 378 501 80g、 000表3
塩基を有し又は有しない異なる溶媒中のCBTの蛍光lOμff CA添加 1
00μQC^添加水性0.10M 澄明な緑色 −−
AMPD pH10,2
メタノール 明るい緑色 澄明な緑色 澄明な緑色ジメチルホルム わずかに緑
色 淡緑色 澄明な緑色アミド
エタノール 無色 明るい緑色 澄明な緑色プロパツール 淡緑色 澄明な緑色
澄明な緑色アセトン 無色 無色 明るい緑色
テトラヒドロ 無色 無色 淡緑色
フラン
トルエン 無色 無色 わずかに緑色
エチルエーテル無色 無色 わずかにブルー表4
CBTの500MgヘルツNMRスペクトル化学シフト 積分 結合定数(Hz
)
10、518 (S) 0.65
7、589 (D) 0.88 2.57.183 (DD) 1,09 9.
2.58.064 (D) 1.00 9
ABT17)500MgへAッNMRスベク)ル化学シフト 積分 結合定数(
Hz)
10、106 0.68
8.297 (S) 0.86
7.910 (D) C5>* 1.91 9.07、448 (D) 1.0
0 2.57.075 (DD) 1.14 9.2.5木HtOの添加により
、水素の一つが消え、7.910で二重線ABTPの500MgヘルツNMRス
ペクトル化学シフト 積分 結合定数(Hz)
8、040 (D) 0.98 9.07、856 (S) 1.0:(
7、468(D) 1.00 9.0
3、335 (Q) 8.30 11.01.017 (S) 6.00
表ユ
CBTPの500λ1gヘルツNMRスペクトル化学シフト 積分 結合定数(
Hz)
7゜960 (D) Q、 60 2.07.430 (DD) 1,00 2
.5.9.08、057 (D) 0.95 9.08、186 (D) 1.
[108,08、228(D) 1. [108,07,610(D、D、D
:): 1.10 1.5.8.5.7.07.670 (D、D、D)* 1
.15 1.5.8.0.7.03、335 (Q) 8.46 11.01、
017 (S) 6.00
本二つの三重線として現れる
表8
BBTの500MgヘルツNMRスペクトル化学/フト 積分 結合定数(Hz
)
7.509 (D) 0.82 2.57.095 (DD) 1゜00 2.
5.8.5?、 999 (D) 0.94 8.58.158 (D) 1゜
00 7.58、224 (D) 1. [107,57,57(D、D、D)
t 1.06 6.6.5.1.57.61 (D、D、D)* 1.06 6
.6.5.1.5*二つの三重線として現れる
F/G /。
CBT ABT
BT
分当りの蛍光態位
蛍光単位
蛍光
0以gゴ8以とゴ8y釦ゴ8以=ゴ呂
蛍光
分当り形成されたBBTのnモル
分当り形成されたABTo)nモル
蛍光
ロ δ き 8 8 8 目
一
〜
国際調査報告
!”CT“、’tJSS9ノ’O?SSi: −cz rb arr+oyドロ
ーhyaroxyben:othii;oi、eニーcyanc−b−hyar
oxyben:othxa:ole
Claims (48)
- 1.▲数式、化学式、表等があります▼[式中、 (a)4、5、6又は7のいずれかの位置の少なくとも一つの炭素がベンゼン環 に付着するアニオン基を含む化学残基と結合する;(b)2位の炭素は、少なく とも2原子からなる化学残基Xと結合する; (c)窒素原子は3位に位置する; (d)硫黄原子は1位に位置する; (e)化学残基は蛍光を抑制し、下位部分(subpart)(a)の該アニオ ン基に付着する; そして、下位部分(e)の該化学残基の除去によって、得られる化合物は蛍光性 であるがルシフェラーゼとの反応でルシフェラーゼと同様の効果の50%のレベ ルで生物発光を生じない。〕により示される化合物。
- 2.下位部分(a)の該アニオン基が水酸基である、請求項1の化合物。
- 3.X位の該化学残基がシアノ残基、カルバモイル残基及び2−べンゾチアゾリ ル残基から構成される群から選択される、請求項1の化合物。
- 4.下位部分(a)の該アニオン基に結合する下位部分(e)の該化学残基がリ ン酸エステル残基、エステル残基及び脂質残基から構成される群から選択される 、請求項1の化合物。
- 5.下位部分(e)の該化学残基が加水分解により除去することが可能である、 請求項1の化合物。
- 6.ABTP
- 7.BBTP
- 8.CBTP
- 9.試料中の酵素を検出するための請求項1の化合物の使用方法であって、 (a)該酵素は、請求項1の該化合物の請求項1の下位部分(e)の該化学残基 を除去することが可能である;(b)該試料は、該酵素が請求項1の該化合物か ら該化学残基を除去するのに適当な条件下、請求項1の該化合物と接触する;そ して (c)該酵素は、該化学残基の除去により請求項1の該化合物により発生する蛍 光を検出することにより検出される。
- 10.該酵素がホスファターゼであり、請求項1の下位部分(e)の該化学残基 がリン酸エステル残基を含む、請求項9の方法。
- 11.請求項1の該化合物がABTP、BBTP及びCBTPから構成される群 から選択される、請求項10の方法。
- 12.該酸素がエステラーゼであり、下位部分(e)の該化学残基がエステル残 基を含む、請求項9の方法。
- 13.該酵素がリパーゼで、請求項1の下位部分(e)の該化学残基が脂質残基 を含む、請求項9の方法。
- 14.環境条件をモニターするための請求項1の化合物の使用方法であって、 (a)該環境条件が、請求項1の該化合物の請求項1の下位部分(e)の該化学 残基を除去することが可能である;(b)該化合物は該環境条件にさらされる; そして(c)該環境条件を、請求項1の該化合物により、該化学残基が除去され て表れる蛍光を監視することによりモニターする。
- 15.該環境条件が、温度、又はpH又は金属の存在での極値(extreme )である、請求項14の方法。
- 16.請求項1の該化合物が、ABTP、BBTP及びCBTPからなる群から 選択される請求項14の方法。
- 17.試験試料中の生物学的分子を検出するために請求項1の化合物を用いる方 法であって、 (a)請求項1の該化合物の請求項1の下位部分の該化学残基を除去しうる組成 物が、該生物学的分子に付着しうる生物学的リガンドに付着し; (b)下位部分(a)の組成物/リガンドを該生物学的分子への該組成物/リガ ンドの結合に適した条件下、該試験試料に接触させ;(c)請求項1の該化合物 は、請求項1の該化合物から請求項1の下位部分(e)の該化学残基の除去に適 した条件下、該試験試料又はその一部と接触させ;そして (d)該生物学的分子を、該化学残基が除去されて請求項1の該化合物より発生 する検出蛍光によって検出する。
- 18.請求項1の該化合物の該化学残基を除去しうる該組成物が酵素である請求 項17の方法。
- 19.該酵素がホスファターゼ、エステラーゼ及びリパーゼからなる群から選択 される請求項17の方法。
- 20.該酵素がホスファターゼで請求項1の下位部分(e)の該化学残基がリン 酸エステル残基を含む、請求項20の方法。
- 21.請求項1の該化合物がABTP、BBTP及びCBTPからなる群から選 択される請求項20の方法。
- 22.該酵素がエステラーゼであり、請求項1の下位部分(e)の該化学残基の エステル残基を含む、請求項17の方法。
- 23.該酵素がリパーゼで、請求項1の下位部分の該化学残基が脂質残基を含む 請求項17の方法。
- 24.該生物学的リガンドが抗体、抗体断片及び核酸からなる群から選択される 、請求項17の方法。
- 25.該生物学的リガンドが抗体であり、請求項1の該化合物の請求項1の下位 部分の該化学部分を除去しうる該組成物がホスファターゼであり、且つ請求項1 の該化合物がABTP、BBTP及びCBTPからなる群から選択される、請求 項24の方法。
- 26.該試験試料が生物学的試料を含む請求項17の方法。
- 27.該生物学的試料が尿、血液及び組織からなる群から選択される請求項26 の方法。
- 28.該生物学的リガンドが抗体であり、請求項1の該化合物の下位部分(e) の該化学残基を除去しうる該組成物がホスファターゼであり、且つ請求項1の該 化合物がABTP、BBTP及びCBTPからなる群から選択される請求項27 の方法。
- 29.試験試料中、少なくとも約10アトモル濃度の酵素を検出するために請求 項1の化合物を用いる方法であって、(a)請求項1の該化合物の請求項1の下 位部分(e)の該化学残基が酵素により切断可能であり; (b)請求項1の該化合物を該化学残基の除去に適した条件下、該試験試料と接 触させ;そして (c)該10アトモル濃度の該酵素を、該化学残基の除去によって請求項1の該 化合物より発生する検出蛍光により検出する。
- 30.該酵素がアルカリホスファターゼであり、請求項1の該化合物がABTP 、BBTP及びCBTPからなる群から選択される、請求項29の方法。
- 31.ベンゾチアゾールの該蛍光性誘導体をフリーラジカルを含有すると推測さ れる試料と接触させること、ベンゾチアゾールの蛍光性誘導体の蛍光の減少を検 出又は測定することを含み、蛍光の減少はフリーラジカルの存在を表示するもの である、試験試料中、フリーラジカルを分析するためのべンゾチアゾールの蛍光 誘導体の使用方法。
- 32.該フリーラジカルが酸素である請求項31の方法。
- 33.該該験試料が血液を含む、請求項32の方法。
- 34.ベンゾチアゾールの該蛍光誘導体が、ABT、BBT及びCBTからなる 群から選択される請求項33の方法。
- 35.生物学的分子にベンゾチアゾールの蛍光誘導体を接触させることよりなる 生物学的分子の標識方法。
- 36.該生物学的分子が生物学的リガンドである請求項34の方法。
- 37.該生物学的リガンドが抗体、抗体断片及び核酸よりなる群から選択される 請求項35の方法。
- 38.ベンゾチアゾールの該蛍光誘導体がABT、BBT及びCBTからなる群 から選択される、請求項35の方法。
- 39. ▲数式、化学式、表等があります▼ より示される化合物の製造法であって、[式中、(a)4、5、6又は7位の少 なくとも1つの炭素はベンゼン環に付着するアニオン基を含む化学残基と結合し ;(b)2位の炭素は少なくとも2原子からなる化学残基と結合し;(c)窒素 原子は3位に位置し; (d)硫黄原子は1位に位置し;そして(e)化学残基は、蛍光を発する下位部 分(c)の該アニオン基に付着し;下位部分(a)の該化学残基が除去されて、 残った化合物は蛍光性であるが、ルシフェラーゼとの反応でルシフェリンと同様 の効果の50%のレベルで生物発光を示さない。](f)ベンゾチアゾールのベ ンゼン環の4、5、6又は7位の少なくとも一つの炭素にアニオン基を結合させ 、(g)ベンゾチアゾール分子の2位の炭素に少なくとも2原子から構成される 化学残基を結合させ、 (h)ベンゾチアゾール分子の3位に窒素原子を置き、(i)ベンゾチアゾール 分子の1位の硫黄原子を置き、そして(j)化学残基は、蛍光を抑制し、これを 下位部分(a)の該アニオン基に付着させることによる。
- 40.下位部分(a)及び(f)の該アニオン基が水酸基である請求項38の方 法。
- 41.X位の該化学残基がシアノ残基、カルバモイル残基及び2−ベンゾチアゾ ール残基からなる群から選択される、請求項38の方法。
- 42.下位部分(a)の該アニオン基に付着する下位部分(e)及び(j)の該 化学残基がリン酸エステル残基、エステル残基及び脂質残基から選択される、請 求項38の方法。
- 43.下位部分(e)及び(j)の該化学残基が加水分解により除去しうる、請 求項38の方法。
- 44.請求項38の方法により生成される生成物。
- 45.請求項39の方法により生成される生成物。
- 46.請求項40の方法により生成される生成物。
- 47.請求項41の方法により生成される生成物。
- 48.請求項42の方法により生成される生成物。
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