JPH04500687A - ステロイド修飾オリゴヌクレオチド - Google Patents

ステロイド修飾オリゴヌクレオチド

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JPH04500687A JP2509223A JP50922390A JPH04500687A JP H04500687 A JPH04500687 A JP H04500687A JP 2509223 A JP2509223 A JP 2509223A JP 50922390 A JP50922390 A JP 50922390A JP H04500687 A JPH04500687 A JP H04500687A
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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】 ステロイド修飾オリゴヌクレオチド (助成金) 本発明はエイズ治療のための国立共同薬剤検索グループからの支援、国立がん研 究所からのアレルギー症および感染症に関する助成金UOIA124846およ び国立研究所からの一般医科学に関する助成金5R37GM10265に基づき 開発されたものである。
(技術分野) 本発明は突出したステロイド基により修飾を受けたオリゴヌクレオチドに関する 。特に本発明はステロイド修飾オリゴヌクレオチド及び該修飾オリゴヌクレオチ ドの抗ウィルス剤としての使用に関する。
オリゴヌクレオチドの抗ウィルス活性に関するザメクニク(Zamecnik) およびステフエンラン(Stephenson) (Proc、 Natl。
Acad、 Sci、 USA 75. 280−284 (1978)および 非イオン性アナログの化学および生化学に関するミラー(Miller)および ツオ(Ts’o) (パレット (Barrett)等、Bioche+s、  13: 489g−5(1974)およびジャラマンLlayarawan)等 、Proc、 Natl。
Acad、 Sci、 USA、78 :1537−1541 (1981)  )の先駆的研究はヌクレオチドポリマーによる治療を目指す広範な研究を刺激し た。メチルホスホネート(ミラー(Miller)等、Bio−(Smith) 等、Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 tlsA、8旦:278 7−2791 (1986)およびサリン(Sarin>等、Proc、 Na tT。
びホスホロアミダイド(アグラワル(Agrawal)等、Proc、 Nat l。
Acad、 Sci、 USA、85 : 7079−7083 (1988)  )および天然のオリゴヌクレオチドと同様のバンクボーン(ザメク二り(Za mecnik)等、Proc、Natl、 Acad、 Sci、 USA、工 3:4143−4146 (1986)、を有するオリゴヌクレオチドおよびポ リリジン結合体(グツドチャイルド(Goodcbild)等、Proc、 N atl。
Acad、 Sci、USA、85:5507−5511 (1988))は細 胞培養物におけるウィルス複製を阻害すると報告されている。これらの報告中で 使用されているウィルスにはロウスザルコーマウイルス(ザメクニク(Zame cnik)およびステフェンラン(Stephen−son)+ Proc、  Natl、 Acad、 Sci、 [ISA、75. 280−284)(1 978)); シミアンウィルス(ミラー(MHler)等、Bfo−chim ie、6ユー: 769−776 (1985);水庖性口内炎ウィルス(アゲ リス(Agris)等、Biocbem、、25 :626B−6275(91 86)およびリメイタ−(Leaaitre)等、Proc、 Natl、 A cad。
Scj、LISA、84:648 652 (1987))、ヒト免疫不全ウィ ルス(HIV) (サリン(Sarin)等、Proc、 Natl、 Aca d、 Sci。
USA、85 : 7448”7451 (1988) 、マツクラ(Mats u−kura)等、Proc、 Natl、 Acad、 Set、 USA、 1土: 7706−7710(1987)、アグラワル(Agrawal)等、 Proc、 Natl、 Acad、 Sci。
USA、85ニア079−7083 (198B)、ザメクニク(Zas+ec nik)等、Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 ll5A、83  : 4143−4146 (1986)およびグツドチャイルド(Goodc hild)等、Proc、 Natl、 Acad、 Sci、USA、85: 5507−5511(198B);ヘルベスシンプレンクスウイルス(スミス( Smi th)等、Proc、 Natl。
Acad、 5ci−USA、83 : 2787−2791(1986) ) およびインフルエンザウィルス(ゼリアル(Zerial)等、Nuc、 Ac 1dsRes、、15:9909−9919 (1987))が含まれる。
本研究の根底に流れる考え方はウィルスゲノムのユニークなセグメントまたはそ れに由来するRNAに相補的なオリゴヌクレオチドはハイブリダイゼーシヨンに より該セグメントに依存する工程を選択的に破壊するという事である。この原理 は無細胞系もしくは1アンチセンス1ポリヌクレオチドをマイクロインジェクシ ョンまたはトランスフェクションによって挿入した多くの実験にヨッテ支持され ティる(C,A、およびコーエン(Cohen)、 J、S。
Cancer Res、48 : 2659−2668 (1988) )a  しかし実際に細胞培養液中でオリゴヌクレオチドおよびそれらのアナログがイン ヒビターとして機能するメカニズムはまだ明確ではない。
特にそのオリゴマーと細胞膜との相互作用または細胞内におけるその反応の部位 についてはなにも知られていない。メチルホスホネートアナログのような非イオ ン性オリゴマーは細胞膜を通して受動的に拡散すると考えられている。
S、 E、フレア(C1are)は鎖中のリン原子に1つ以上の2.2゜2−ト リフロラルー1,1−ジメチルエチル(TDCME、疎水性)を有するオリゴヌ クレオチドを合成し、かつ立体化学的に適正な1つの錦上にこの基は制限エンド ヌクレアーゼによる反対側の鎖の切断を阻害し得、かつテンプレート上の同憂は クレノー酵素による相補鎖の合成を阻害することを示した。またS、 E、フレ ア(Clare)はdGNAd (CG)オクタマーの5′側のTDCME基に よる単一修飾はB型からZ型への構造転位を阻害することを示した。S、 E、 フレア(C1are)、博士論文、ノースウェスタン大学、エバンストン、イリ ノイ州(1987)。
本発明はオリゴヌクレオチドが細胞膜に付着し、抗ウィルス活性を示すようその バックボーンを修飾したオリゴヌクレオチド群に関する0本発明は少なくとも一 時的に細胞膜にオリゴヌクレオチドをつなぎ止め細胞培養液中のHIV−1を阻 害するよう投設したオリゴヌクレオチド群に関する。オリゴヌクレオチドのアン カーとしては脂肪性物質を選び、またこれに制限される訳ではないが非常に疎水 的でありかつ細胞膜にこのステロイドが豊富にあることから好ましいアンカーと してコレステリル基が選ばれた。
またこの化合物はアンチセンス活性ををしている。
コレステリル基は大きい疎水性基でありTDCME基よりもはるかに大きい、原 則としてヌクレオチド間リン原子に共育結合的に結合した場合のこのような突出 した基は膜との相互作用を増加させる疎水性センターとして働き、細胞内でのオ リゴヌクレオチドの分配を変え、特定の酵素反応に影響し、また天然のポリヌク レオチドと結合したハイブリッドの安定性に影響する。コレステリル基は生体膜 の1成分であり、他の脂質と相互作用する。AIDSウィルス、HIVは脂質膜 中の異常に高いコレステリル基含有量で区別される。ファネアン(Pinaan ) (Experientia+ 9= 17−19(1985))による初期 のモデル実験はコレステリル分子がリン脂質分子と安定な複合体を形成し得るこ とを示した。コレステリル基の炭化水素鎖はファンデルワールス力でリン脂質膜 の並行部分と結合する。多くの方法を用いた最近の研究はこの主要な力は脂質分 子の疎水性領域に関連していることを示した。それゆえコレステリル基はオリゴ ヌクレオチドが細胞と相互作用するのに好ましい修飾基である。
(本発明の概要) 本発明は細胞膜にもしくは最終的に核内にオリゴヌクレオチドをつなぎ止め、結 果的にそのオリゴヌクレオチドがプローブとして働き、かつ治療的活性を提供す るよう修飾したオリゴヌクレオチドに関する。
特に本発明はオリゴヌクレオチドの抗ウィルス活性を増加させるためにステロイ ドに結合したオリゴヌクレオチドを含む医薬組成物を提供する。本発明の1つの 特徴は以下の構造式1:(構造式I) (式中、Aは2〜18個の炭素原子からなる脂肪族アルキル基または分枝脂肪族 アルキル基またはへテロ原子含有(分枝)脂肪族アルキル基であり、好ましくは CH2であり、RはHおよび12個までの炭素原子からなる低級アルキル基であ り好ましくはメチル基である。NUCとはデオキシリボまたはりボヌクレオチド からなるオリゴヌクレオチドを意味する。好ましいヌクレオチドにはエチミジン 、デオキシアデノシン、デオキシグアノシンおよびデオキシシチジンがある。こ のヌクレオチドは各々それらの3′側および5′側酸素を介してリン原子に結合 しており、Bはプリンまたはピリミジン塩基(Thy、Gyt、Gua、Ade など)である。)で表わされるオリゴヌクレオチド化合物である。
コレステリル基は非常に疎水的であり、かつ細胞膜中に存在するこきからアンカ ーとして運んだ。本発明のコレステリル基修飾オリゴズクレオチドは細胞培養物 においてHI V−1を阻害することが分った。オリゴヌクレオチド上のコレス テリル基アンカーの挿入位置は多様であり、かつその配列には依存しない。しか し、別のステロイド類も有効である。
(本発明の詳細な説明) 化学式Iの新しい化合物はオリゴヌクレオチドを合成する過程において望ましい ヌクレオシド間のリン原子にコレステリル基を導入するための簡便な操作で合成 し得る。このコレステリル基は3′−〇または5′−0未満のいずれかに置換基 としてオリゴヌクレオチドに結合し得る。
化学式Iの新しい化合物の合成法は一般に等式AおよびBで記述される。
この反応においてXはC1基およびp−ニトロフェノキシ基、nは2および6、 およびRはHおよびメチル基である。オリゴヌクレオチド誘導体中のP−N結合 を生成するリン原子へのアミンの結合反応は7o−ラ (Froehler)  、 B、 C,の一般的方法に基づいている(Tet、Lett、、27 :  5575−5578(1986))。
この報告は参考として引用している。
等式Aはジアミンの両室素原子の縮合でビズーホスホラミデートを生成する副反 応を回避する。コレステリル基アンカーを有する第1表の15個の化合物の調製 法を以下に述べる。ホスホジエステル結合は合成機、たとえばバイオサーチ86 00 (バイオサーチ社、サンラフアニル、カリフォルニア州)の製造業者によ って提供される標準的合成方法に述べられているシアノエチルホスホラミデート 化学で形成される。ハイドロジエンホスホネート化学による鎖伸長はフローラ− (Froehler)等(Tet、Lett、、 27:469−472 (1 986))およびフローラ−(Froehler)等(Nuc、 Ac1dsR es、、14.5399−5407 (1986) )により報告されている。
ホスホロチオエート官能基はフローラ−(Froehler )等(Tet、  Lett、、 27 : 5575−5578(1986))の方法により結合 される。
(実験操作) (2−(コレステリロキシカルボニルアミノ)エチルアミン)ジクロロメタン( 6■l)中のコレステリルクロロホーメート(2g)をジクロロメタン(6■l )およびピリジン(6■l)中のエチレンジアミン(2,5■l)に滴下しなが ら添加した。この混合物を2時間攪拌し、その後この溶媒を減圧下で除去してか ら残査を水(15(1+j)およびジクロロメタン(150mりを用いて分配し た。この有機層を水で洗浄し、Na、SO9で乾燥してから濃縮することにより 表題化合物1.6g(76%)(mp149−155℃)を得た。シクロへ牛サ ンからの再結晶により融点152〜155℃、シリカにおけるRf (CHCj  s/MeOH,1/ 1 v/v)、ニンヒドリンテスト陽性の結晶を得た。
C5eHs*NtOtの分析理論値:C,76,22:H,11,09;N、5 .93、実験値:C,75,96;H,11,10; N、5.86゜ (CPGサポート上でのコレステリル基修飾ジヌクレオシド−リン酸の調製) ヌクレオシド間コレステリル基側鎖はホスホラミデート結合を介してリン原子に 結合させた(フローラ−(Froeh Jar)法の適用)。
d−DMT−iblcよ1bG−CPGの調製を例にとった。コントロールトポ アグラスサポート(バイオリサーチ社)に3′−0を介して結合するDMT − i bG (250mg、 DMG −i bG8マイクロモル)を入口にグラ スウールを詰めたグレンコニガスタイトシリンジ(10mA)の中に入れた0反 応および洗浄は溶液を吸収および排出することにより行つた。DMT基はジクロ ロ酢酸(CBICt 、中2.5%)で除去し、サポートをCJsN/ CHs CN(1/4)で繰り返し洗浄する。DMT−i bG−ハイドロジエンホスホ ネート(1,2m i CHiCN/C5HzN中13Q+mg、0.1s■o l)およびトリメチルアセチルクロライド(1,2健j CHsCN/CIHs N 1/iV / V中65マイクロリットル、0.5マイクロモル、2分間) を−緒に吸入することにより反応を行ない、ついでこのサポートをCHzCN/  C5HJで十分洗浄した。さらにCC1g(5af)およびC5H5N (2 m l )に溶かしたコレステリロキシカルポニルアミノエチルアミン(250 mg、 0.5m−ol)溶液をシリンジに吸入し、30分後、この溶液を排出 してから固体をCH,CNでよく洗浄した。
この一部を機械合成(バイオサーチ8600シンセサイザー)による伸長用のカ ートリッジまたはマニュアル合成用のシリンジに移した。
(鎖伸長) オリゴヌクレオチド饋はホスホジエステル結合を構築する従来のホ スホラミダイト化学およびホスホロチオエート誘導体を構築するハイドロジエン ホスホネート化学により伸長した。第1表の化合物2を合成するためにチミジン 単位をDMT−1bG”G−CPC;を付加するのに用いるマニュアル操作はホ スホラミダイト試薬を用いる1回の合成サイクルの例である。
DMT (G*C;)担持CPG (30+g、1マイクロモル)を入口にグラ スウールを詰めた1、0mj!グレンコ製ガスタイトシリンジに注ぎ込む、目的 量の試薬の吸い上げ、簡易的な手動攪拌によるサポートの懸濁およびその排出さ せることによりサポートの洗浄を行った。DMT保護基はDCA/CLC1z  (2,5/ 100 v/v。
5.0mA’)で洗浄することにより除去し、その有機排出液は分光測定(44 7na+)および結合効率の算出のため貯留した。このサポートを続けてC,H sN/CH,CN (1/ 4. v/v 、 1 x O,5sjりおよびC HsCN (2X O,5cal→で洗浄した。非反応の5’ −OH基はシリ ンジにDMAPのC,H,N/THP溶液を吸入しつづけてAcxO/ THF  (0,6M、0.5 cal )を吸入することによりキ+−/ピングした。
この混合物を1分間撹拌し、そのキャツピング剤をシリンジから排出してからそ のサポートをCJ、N/CH,CN (1/ 4 。
v/v 、 I X5.0af)およびC)IsCN (I X 0.5 aj ! )で洗浄した。
I2のCa1l、N/THF/H,O(0,1M 1.、18/80/2゜v/ v/v 、0.5af )溶液で2分間処理することによりホスファイトヌクレ オチド間結合をホスホトリエステル結合へと酸化した。
この酸化剤を排出してからこのサポートをCJ、N/C)1.CN (1I4゜ v/v 、 3X1.5afりおよびC)1.CN (3X1.5m1)で洗浄 して1回の合成サイクルを完了する。
ハイドロジエンホスホネート化学による鎖伸長のため先の場合と同様にDMT− i bG* i bG−CPG (1マイクロモル担持ダイマー)を脱トリチル 化した。DMT−ヌクレオシドハイドロジエンホスホネート溶液(10II+g 、約15マイクロモル、CHsCN/CJsN (1/ 1. v/v 、0. 3a+jりをシリンジに吸入し、これを2分間撹拌した。このカップリング剤を 排出してからサポートをC5H5N/Ctl−N (1/ 1. v/v 、0 .5+l+1)およびCH3CN(3Xo、5 val)で洗浄して1回の合成 サイクルを完了する。次のカップリングは最初の洗浄に戻り、このサイクルを繰 り返すことによって行う。最後のカップリングステップ後の酸化は室温における 0、1Mの硫黄−CCI2./Et、N (9/ 1、v/v)溶液による処理 で行った(2時間)。機械合成の操作も同様である。
(オリゴヌクレオチドの単離) オリゴマーをシリンジまたは合成機から切り出し、濃アンモニア水中55℃で5 時間キャップした容器内で加熱した。この水溶液を取り出し減圧下で濃縮して粗 オリゴヌクレオチドを得る。この物質をC−18カラムで分画し目的オリゴマー に相当するバンドを採取して凍結乾燥した。
式中の本はO−P −N H(CBz) zNHcoコレステリル基、Sは0− P−8−および+は○−1IP N H(CL) 5N(CHs) zを表わす 、7の修正ヌクレオチドに下線を付した。
璽° 溶出時間、ヒユーレット・バフカードRP−CI8カラム(10cm); 0.IM)リエチルアンモニウムアセテート(pi!7.0)、1%/分アセト ニトリル勾配(出発アセトニトリル濃度O%);流速0,5mj/mJ。
ゝ・ 薄層クロマトグラフィー、プロパツール/アンモニア水/水50 / l  O/ 35 v / v / v使用、メルク製シリカプレートC・ 20% ポリアクリルアミドゲル電気泳動(pH8,0) 、Rs+はブロモフェノール ブルーに対する移動度。
4、 7−は0.1M NaCl1.0.01M )リスバッファ(pt17. o)におけるA 26 @の温度依存性のプロットにおける最大勾配の中点の温 度である。全ヌクレオチド濃度(塩基単位)はおよそ10−4Mである。各々の 場合、その相補体は修正オリゴマーと長さの等しいホスホジエステルである。
・° このサンプルはRso、2で始まるブロードな線として表われた。Tl測 定用の相補体にはポリ (A)を用いた。
第1表の化合物に対するコレステリル基フラグメントの導入効率は50%以上で あった。
記述されているように、化合物2−5のホスホジエステル結合は合成線製造業者 (バイオサーチ社、サンラフアニル、カリホルニア)によって提供される標準的 合成プロトコールに述べられている従来のシアノエチルホスホラミダイト化学で 形成される。化合物6−15の場合、鎖はフローラ−(Froehler)等( Tet、 Lett、。
により報告されているハイドロジエンホスホネート化学により伸長され、最終的 に硫黄による酸化でホスホロチオエート基が生成する。
これらの化合物はHPLC,TLC,、PAGE、相補鎖と形成するハイブリッ ドの熱解離曲線、およびUVおよびNMRスペクトロスコピーにより特性を調べ た。NMRスペクトルはホスホジエステル、ホスホラミデートおよびホスホロチ オエート官能基に特徴的なピークを示した。化合物2のプロトンNMRスペクト ルはコレステリルフラグメントの存在を示している。さらにコレステリルオリゴ ヌクレオチドの疎水性は第1表のHPLCデータに示されている。たとえば逆相 C−18カラムで分析したサンプルの溶出時間はシリーズ1 (コントロール)  、2 (1)コレステリル基および4(2)コレステリル基は各々14.46 .61分へと増加する。ヌクレアーゼ分解への感受性を化合物2で試した。
ヘビ毒、ホスホジェステラーゼおよびアルカリホスファターゼの存在下、化合物 2は期待されるヌクレオシドおよび末端GIGに対応するフラグメントに完全に 加水分解された。
第1表のデータは末端ヌクレオチド間への単一のコレステリルフラグメントの導 入は化合物1と2、化合物6と7および化合物8と9のTea比較から分るよう にそのハイブリッド二重鎖の安定性にはあまり影響しない、逆に2つのコレステ リル基置換物は化合物4を1と比較して分るように20−マー化合物ではある程 度の不安定化を誘導する。修正および未修正の相補的オリゴデオキシヌクレオチ ド各等モル量から形成される複合体の解離を温度に対する260nmにおける喋 光度変化によって測定した。
等式Bに従って別の化合物を合成した(式中R−CH,、N−6、X ” OC JsMO□)、以下の化合物を調製した:1 6 、TTTTTTTTT#T;  1 7 、 TlTTTTTTTTT、 1 8 、 TTTT婁TTTTT T。
および19、CGCGsAATTCGCG (#はO−P −N (CL) ( CHt)COt コレステリル基)0合成経路において不完全なホスホジエステ ル基が形成する困難を回避するため内部修飾をもつ化合物中のホスホジエステル 結合の調製はフローラ−(Froehler)等(Tet、 Lett。
27 : 5575−5578 (1986))およびマルカス・セクラ(Ma rcus = 5ekura)等(Nuc、 Ac1ds Res、、上5=5 749−5763 (1987))の方法に従った。エチレンジアミンの誘導体 の場合と同様に末端ヌクレオシド内結合部位における置換基の導入は相補鎖との ハイブリッドの7w値にほとんど影響しなかった(0.1 M NaCl1 、  pH7におけるポリd (A)との1:1複合体の711%化合物16は28 ℃、化合物17は27℃および鋭化合物T、Tは27℃)、逆に中央に位置する 内部結合の修正は有意な不安定化を誘導する(化合物18のTs、21℃) 、  HPLCにおける化合物19の立体異性体の移動度はその異性体の分離を可能 にする程十分に異なる。これらの自己相補的修飾鎖(化合物15の立体異性体) から形成される二重鎖のT−は親二重鎖よりも実質的に低かった(CGCGAA TTCGCGの56℃に比べこの異性体のTmは40℃および45℃であった、 0.1M NaCj、 pH7,0) 。
5′−〇末端における置換基としてオリゴヌクレオチドへのコレステリル基の結 合は全く簡単であり以下の例で示される。
(コレステリル−5TsGsGの合成と特徴)DMTCG)担持CPG(88, 2弓、約3マイクロモル)を入口にグラスウールに詰めた5wjグレンコ製ガス タイトシリンジ、に注ぎ込んだ、洗浄は所定量の試薬を吸入し、簡単に手で攪拌 してサポートを懸濁させ、ついで溶液を排出させることによって行った。最初に このサポートをCB5CN (4,5sjX3)およびCHxCl、(4,5■ l×2)で洗浄した。DMT保護基はDCA/CH1C1M (2,5/100 、v/v、l (1+j’)で洗浄することで除去した。全ての有機性排出液を 収穫し、分光測定(448nm)および結合効率の計算に使用した。
サポートをつづけてピリジン/CHffCN (1/4、v/v、4.5■l  X 3) 、CHiCN (4−5s+j X 4)および乾燥CHzCN ( 4,5sJX6)で洗浄した。H−ホスホネート溶液(GおよびTについては乾 燥CHjCN/ピリジン、1/1、v/vs2sj中36B、約0.06マイク ロモル)、コレステリルH−ホスホネートについては乾燥C)13CN/ピリジ ン、1/3、V/V−2,Omj中42mg、約0.09マイクロモル)および トリメチルアセチルクロライド溶液(乾燥CB5CN/ピリジン、v/v2mj !中トリメチルアセチルクロライド0.03■l、約0.35/マイクロモル) をシリンジ中に吸い上げ、5分間攪拌した(しかしコレステリルH−ホスホネー トカップリングの場合は15分間)、各カップリングの後、この試薬をシリンジ から排出する。最初の洗浄ステップに戻ってこの操作を繰り返した。
最終カップリングステップおよび乾燥C11sCN C4,5■l X 3)お よび乾燥ピリジン(4,5sJX4)を用いた洗浄の後の酸化はCSZ/ピリジ ン(1/1、v / v )中の0.158 (4,5sJX2)、CHsCN  (4,5sJX3) 、乾燥CHiCN (4■l X 3)およびエーテル (5sjX4)で行った。乾燥後このCPG結合産物を3.0sjの濃アンモニ ア水をmい55℃で5時間処理した。減圧下でのエバポレージ璽ンによりNH4 OHを除去してから濾過によりCPGサポートを除去した。濾液を一晩かけて凍 結乾燥し、産物は2.0■lのH!0に溶解した。UVスペクトル測定のために この溶液10マイクロリツトルを990マイクロリツトルの水に加えた。 HP LCデ−タはこの反応混合物の約50%が目的産物であることを示した。
またスペクトル測定により目的構造が確認された。
本発明の化学式Iの化合物もハイブリダイゼーシッン誘導条件下溶液中で相補配 列とハイブリダイズする方法に使用し得る。一般的にこれらの条件は相補配列に 依存する。ハイブリダイゼーシ5ンに必要な特定の条件はハイブリダイゼーシラ ン用の相補配列および環境条件に親しんでいる当業者にとって明らかである。
さらに本発明には脂肪性物質好ましくはコレステリル基が結合することによりオ リゴヌクレオチドのバックボーンを修飾する方法が含まれる。このことによりこ のオリゴヌクレオチドは細胞膜につなぎ止められ、その相補配列にハイブリダイ ズすることになる。細胞膜へ結合によりこのオリゴヌクレオチドは診断または治 療活性を提供し得る。たとえば第1表のオリゴヌクレオチド化合物はHIV−1 中の部位5349−5368のスプライスアクセプターに相補的であり、ゼリア ル(Zrial)等(Nuc、 Ac1ds Res、+すMOLT−3細胞中 のHIV−1ウイルスの複製を阻害することが示された。第1表に示した化合物 は化合物1の基本配列をもつ構造変異体である。化合物2−15はコレステリル 基修飾オリゴヌクレオチドの抗ウィルス活性、および、特にl (バンクボーン 瞑に組込まれているコレステリルフラグメントの数)、2 (主要バンクボーン の性質、たとえばホスホジエステル結合とホスホロチオエート結合)、3 (オ リゴヌクレオチドの長さ)および4(オリゴヌクレオチドの配列統一性)に関す る抗ウイルス活性依存性に関する情報を提供するよう設計した。
オリゴマー試料は以下のテストで検定した。
(HIV−1阻害検定) アンチセンスオリゴヌクレオチドの存在下でのH9またはMOLT−3における HIV−1発現の阻害は111当り5X10’個の細胞にHIV−I HTLV −111BまたはHTLV−1[IC株2.5〜5X10”個を感染させて行っ た。細胞当り500〜1000個のウィルス粒子での感染は0.5〜1の感染多 重度(Mol)を示している。細胞のHIV−1感染は培養物中の細胞にウィル スおよびコレステリル基修飾オリゴマーを同時に添加して行った。
この培養物を37℃、5%CO□加湿雰囲気下、RPM11640.10%(V /V)ウシ胎児血清、2 mMグルタミンおよびミリリットル当り250マイク ログラムのゲンタマイシンを含む培養培地中でインキュベートした。4日後この 細胞および上滑についてシンジチア(MOLT−3細胞)、ウィルス抗原発現お よび細胞生存率を測定することによりHIV−1発現レベルを検定した。
シンジチア形成MOLT−3の数は培養物中のシンジチアが均等に分散するよう 細胞を分離してから計数した。シンジチアの平均数は2回の培養、数回の計数で 得た。細胞生存率はトリパンブルーの存在下で測定した0色素を排除する細胞は 生細胞として計数した。HIV−1抗原発現は報告されているようにメタノール /アセトンで固定した細胞について測定した。サリン(Sarin)等、Bio chem、 Pharmacol、3土:075−4078 (1985)およ びサリン(Sarin)等、J、 Natl、 Cancer、 In5t、+  78 : 663−666 (1987)、簡単に云うと細胞をペレット化し 、ついでミリリットル当り10’個の濃度となるようにリン酸緩衝液(PBS) に懸濁した。この細胞を住血原虫病スライドにスポットし、空気乾燥後室温で1 5分間メタノール/アセトン(1:1、v / v )で固定した0次にこのス ライドを室温で30分間、10%の正常ヤギ血清とインキュベートした後PBS で4回洗浄した。各ウェルにHIV−1p24またはp27モノクローナル抗体 に添加し、このスライドを37℃、加湿チャンバー中30分間インキュベートし た。さらにこのスライドをPBSで4回洗浄し、37℃で30分間フルオレセイ ンイソチオシアネート標識ヤギ抗マウスIgG(カベルラボラトリーズ、コクラ ンビル、ペンシルバニア)とインキュベートした後PBSで一晩洗浄した。この スライドをエバンスブルーで逆染色し、PBSで洗浄後50%グリセリンで液浸 してツァイス螢光顕微鏡で観察した。オリゴマー処理および非処理培養物中の螢 光性細胞の割合を比較した。オリゴマー存在下におけるHIV−1発現の阻害は H9およびMOLT−3細胞両方において同様であった。
コレステリル基修飾オリゴヌクレオチド存在下でのH9および’MOLT−3細 胞におけるHIV−1発現の阻害を行ない、第2表および第3表にその細胞を示 した。
ランジチア形成阻害、HIVたんばく質P17、P24および逆転写酵素の発現 のデータは化合物1〜5については第2表に、また化合物6〜16については第 3表に示した。
これらの表にはシンジチアの阻害に対するIDs*[を指標とした結果が示され ている(オリゴマー濃度はマイクログラム/■lで表わされてる。この値はこの 検定条件下で50%阻害を起こす量を示している)。
この表のデータには好ましい結果を示している。親オリゴヌクレオチド、化合物 1の活性は比較的低い(IDselOO以下)。
オリゴヌクレオチドへのコレステリルフラグメントの結合は有意に抗HIV活性 を増加させる(IDs。100以上からlOへ)。
したがってコレステリル基はオリゴヌクレオチドの抗ウィルス活性を増加させる ためにそのオリゴヌクレオチドに結合するステロイドを提供する。さらに第2の コレステリルフラグメントを結合させることはこの第2のコレステリル基がモノ コレステリルオリゴヌクレオチドに比べその活性を減少させることがら改良にな るとは考えられない、ホスホロチオエートオリゴヌクレオチドへのコレステリル フラグメントは化合物6と7.8と9、および10と11の比較で示されている ようにホスホロチオエート誘導体の抗ウィルス活性を増加させると考えられる。
もつとも好ましい化合物7の場合、ID!。はミリリットル当り0.8マイクロ グラムまで減少した。15〜20merの比較的大きいオリゴマーに関し、コレ ステリルオリゴヌクレオチド(天然のホスホジエステル結合)の活性は鎖結合と は無関係であると思われる(化合物2と5の比較)、結合に関する活性の依存性 の欠除は15〜20ser範囲の非修飾オリゴヌクレオチドについても示されて いる。さらにコレ ゛ステリル基修飾オリゴヌクレオチド誘導体の活性はオリゴ マー長さが短かくなるにつれて下降傾向を示している。したがってIDs*値は 207−(化合物?)(7)0.8.1O−157−(化合物11および9)の 約3.5および6マー(化合物14)の13へと短かくなるにつれ増加していく 。
第2表および第3表からコレステリル基修飾オリゴヌクレオチ論し得る。この結 論はホスホジエステルおよびホスホロチオエートコレステリルv?に導体両方に 適用される(6個のミスマツチ塩基部位をもつ化合物2および3のデータおよび 化合物11のデータを8個および3個のミスマツチを有する化合物12および1 3の化合物のデータと比較して)、ホスホロチオエート誘導体についで3程合て の10マーは配列が異なるが活性は基本的に同じである、さらにコレステリル基 修飾オリゴマーはHIVの複製を完全に阻害する濃度よりもはるかに過剰な濃度 でさえ細胞への毒性は示さない、全ての誘導体に関しLB50はs1当り1oo マイクログラム以上であった。
5 (抗ウィルス活性を有する別のステロイド結合オリゴヌクレオチド) 別の化合物およびそれらの抗ウィルス活性を第4表に示した。
活性はシンジチア形成およびウィルスたんば<’fP17およびP24によって 測定した平均rD、、値として報告されている(ライ10 ルスの50%阻害を 起こすμg7mlで表わしたオリゴマー濃度)。
この操作はレシンガー(Letsinger)等の報告を参照した(Proc。
Natl、 Acad、 Sci、 USA、86:6553−6556 (1 989))。
表に用いた略号を以下に示す。
コレステリルpC−−− スチグマステリルs C−−− (実験) 全ての化合物はバイオリサーチ8600DNA合成機またはマホスホロチオエー ト結合は5′−ジメトキシトリチルヌクレオシオシド間ハイドロジエンホスボネ ート結合のところに2 (コレステリル)−デシルアミンを用いること以外は先 の方法と同様である、これら全ての操作は最初の特許出願および、または参考文 献1に記載されている。化合物6の合成にはコレステリルH−ホスホネートを用 いてコレステリル基を結合した。ホスホロチオエート結合の5′側にホスホジエ ステル結合を持つ化合物(化合物51 および7)の合成では鎖はメチルホスホ ラミデート結合を用いて構築し、その各ステップで硫黄による酸化を行った。W 、J、ステック(Stec)等、^−、Chem、Soc、、106:607?  (1984)。
末端コレステリル基の付加は化合物6と同様にコレステリルH−ホスホネートお よび四塩化炭素を用いた酸化的縮合によって行ない、つづいてヨウ素/水を用い た通常の酸化を行つた。メチル保!!基を脱保護するためのチオフェノールおよ び塩基保護基を脱保護し、かつ固体サポートからオリゴマーを切り放すためのア ンモニア水での処理で修飾オリゴヌクレオチドが生成する。
χ5XsXsXsXsXsXsXsXchot丁という構造を有する化合物15 .16、およびその関連物質化合物17はシリンジ技術およびDMT−OCHI CIIICH!0P(0) (H)0− (化合物18、ヌクレオシドH−ホス ホネートの代り)を用いて合成した。化合物18の合成では乾燥ピリジン中1. 3−プロパンジオール(755sol)をジメトキシトリチルクロライド(15 −■01)を室温で約20時間撹拌した。水(100■1)を添加後、クロロホ ルムで抽出し、シリカゲルカラムによるクロマトグラフィーにより粘性油状物質 の3−ジメトキシトリチルオキシプロパノールが得られる。56%収率、CDC ji中のNMR; 1.85 (p、2H1−cot−) 、2.21 (ブロ ードt、IH,0−0H)、3.28(ブロードt、2H1−CFix (OH )’)、3.79(ブロードt、8H12つのCH30) 、6.82 (q− 4H)、7.21−7.42 (m、9H芳香族)、乾燥アセトニトリル(10 010中のこのアルコール(6,9mmol)を1時間かけて、氷水温度のア七 ト二トリル(100wj)中のホスホラストリクロライド(30■■ol) 、 イミダソ゛−ル(98n5ol)およびトリエチルアミン(104請−ol)か ら調製したホスフィチル化溶液に滴下した。
1時間の攪拌後このフラスコを室温まで温め2時間放置した。水(50■l)を 添加し、この混合物を減圧下で濃縮し、クロロホルムで抽出した。シリカゲルの クロマトグラフィーによりトリエチルアンモニウム塩として化合物18を20. 0g(62%)を得た。ap132〜135 ℃ :NMR(CDCIIs)  : ppwh 1.22 (t。
9H) 、1.91 (p、 2H) 、2.93 (q、6H) 、3.13  (t。
2H) 、3.72 (s、6H) 、3.97 (t、2H) 、6.05お よび7.57(各々シングルビーク、IH)、6.77 (q、4H)、7.1 4−7.39 (m、9H)。
第4表から化合物1はHIV−1のTAT遺伝子のスプライシング部位をコード する領域に相補的である。化合物3はREV遺伝子の領域に相補的である。化合 物4はNEF遺伝子の領域に相補的である。
化合物2.5.6.7.8および9は結合の部位や様式および疎水性ステロイド の構造などが異なるが配列は全て配列1に基づいている。
化合物lO〜14はヌクレオチドホモポリマーの結合体である。
第4表に示されている活性からHIV−1ウイルスの種々の領域に相補的な化合 物1.3および4は全て異常に高い抗ウィルス活性を示す、これらの化合物はア ンチセンスメカニズムにより機能しているらしい、化合物3は研究した中で最も 活性の強いコレステリル基結合オリゴヌクレオチドである。
2つのコレステリル基を有する(1つは内部)オリゴヌクレオチドホスホチオエ ート誘導体は化合物2および14で示されているように活性である。先に述べた ように5′および3′末端ヌクレオシド間部位に結合するコレステリル基をもつ オリゴヌクレオチドの活性も報告されている。
ホスホロチオエートおよびホスホジエステルの混合パックポーンのコレステリル 基結合体も化合物2.5および7で示されているように活性がある。化合物5. 6および7で示されているようにホスホジエステルまたはホスホロチオエート結 合により5′末端に結合しているコレステリル基を含むオリゴマーは活性を示す 。
この活性はそれらの結合の種類にはあまり依存しない、すなわちホスホロチオエ ートの化合物6はID50が7μg / m j!、一方ホスホジエステルの化 合物7はID50が12μg / 曽jである。
化合物8におけるようにカルボニルアミノエチルアミデートによる結合は化合物 7などのホスホジエステルまたは化合物6などのホスホロチオエートによる結合 よりもより活性の高い化合物を与える。
ステグマステリル基(化合物9)などの他の高疎水性基はオリゴヌクレオチド誘 導体の抗ウィルス活性を増加することに関しコレステリル基に匹敵する。
化合物10および11のようなチミジンまたは化合物12および13のようなデ オキシシチジンを含むコレステリル基結合ホモオリゴマーは活性のある抗ウイル ス医薬物質である。デオキシシチジンオリゴマーはチミジン誘導体よりもいくぶ ん活性が高い。
2個のメチレン基からなる短かい炭素鎖と同様に、たとえば10個のメチレン基 からなる長い炭素鎖を有するステロイドとオリゴヌクレオチド間の結合はチミジ ン誘導体(化合物10および11)およびデオキシシチジン誘導体(化合物12 および13)のデータの比較から示されるようにコレステリル基のリン原子への 結合に使用し得る。リンカー−NH(C)It)+。N)ICO−を有する化合 物はリンカー−Ntl (CH2)INBCO−をもつ対応化合物とほぼ等しい 活性を有する。
以上のことから出願者はステロイドを結合したオリゴヌクレオチドの医薬組成物 の抗ウィルス活性を示してきた。出願者は該オリゴヌクレオチドはHI V−1 ウイルスなどのウィルスの種々の領域に相補的な特定のヌクレオチド配列同様ホ モオリゴマーでもよいことを示した。また出願者は種々のステロイドを結合した オリゴマーが抗ウィルス活性を有することを示している。
本発明は例示的様式で記述されており、使用している用語は説明を意図している もので発明の範囲を制限するものではないと理解されたい。
上述の説明に従かい本発明の多くの修正および変化が可能であることは明白であ る。それゆえ特許請求の範囲内(参照用の数字は簡便のためであり、なんらこれ を制限するものではない)で本発明はここで特定して述べていること以上に実行 し得ることを理解されたい。
1(コントロール) 0.16 0 >100丁able 2. (続き) ? 0.25 0 12 19 23 0.31.0 74 69 70 68 1.5 100 100 100 1006.0 100 100 100 1 009 1.6 28 39 43 47 3.26.25 98 92 96  73 100 0 24 33 2B 11 1.6 30 42 47 45 3.5Table 3. (続き) 6.25 97 86 88 61 12 1.6 28 33 40 3.46.25 93 60 67 13 1.6 20 23 31 3.66.25 89 56 67 14 1.6 18 21 25 136.25 35 30 32 Table 4 新しい修飾オリゴヌクレオチド0.3 5 CbolesterylpAsCsAsCsCsCsAsAsTsTsCs TsGsAsAsAsAs丁5GsG 1.56 CholesterylsC sTsGsAsAsAsAsTsGsG 77 CholesterylpCs TsGsAsAsAsAsTsGsG 129 StigwasterylsC sTsTsGsAsAsAsAsTsGsG 7−141.7 140“0°0“0°0゛0°吠二?ξ。1 1.。8i。 >4.c+g/s jりa4活性の範囲は1回以上テストした化合物について示しである。
b、先に報告されているこの化合物は参考のため示されている。
手続補正書(方式) 1、事件の表示 平成2年特許願第509223号(PCT/US 90103 204) 2発明の名称 ステロイド修飾オリゴヌクレオチド&補正をする者 事件との関係 出願人 名 称 ノースウェスターン ユニヴアーシテイ4、代理人 5、補正命令の日付 自 発 国際調査報告

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.以下の化学構造式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中Aは2乃至18個の炭素原子からなる(分枝)アルキル鎖を含む脂肪族ア ルキル基、分枝脂肪族アルキル基およびヘテロ原子含有(分枝)アルキル鎖から なる基から選択される、RはHおよび12個までの炭素原子からなる低級アルキ ル基からなる群から選ばれる、NUCはオリゴヌクレオチドおよびホスホチオエ ートオリゴヌクレオチドからなる群から選ばれる、Bは塩基である) で表わされる構造を有するオリゴヌクレオチド。
  2. 2.前記オリゴヌクレオチドが7乃至20個のヌクレオチドを含む請求の範囲1 記載のオリゴヌクレオチド。
  3. 3.基本的にオリゴヌクレオチドおよび該オリゴヌクレオチドの抗ウイルス活性 を増加させるために該オリゴヌクレオチドに結合する少なくとも1個のステロイ ドを含む医薬組成物。
  4. 4.前記ステロイドが前記オリゴヌクレオチドに結合するコレステロールである 請求の範囲3記載の載の組成物。
  5. 5.前記オリゴヌクレオチドがホスホジエステル結合を含む請求の範囲4記載の 組成物。
  6. 6.ホスホジエステル結合の代りにホスホチオエート結合を含む請求の範囲5記 載の組成物。
  7. 7.前記オリゴヌクレオチドがウイルスのヌクレオチド領域に相補的である請求 の範囲3記載の組成物。
  8. 8.前記ウイルスがHIV−1ウイルスである請求の範囲7記載の組成物。
  9. 9.前記HIV−1ウイルスの領域がTAT遺伝子、REV遺伝子またはNEF 遺伝子である請求の範囲8記載の組成物。
  10. 10.前記ステロイドがスチグマステリル基である請求の範囲3記載の組成物。
  11. 11.前記オリゴヌクレオチドに結合する2個のステロイドを含む請求の範囲3 記載の組成物。
  12. 12.前記オリゴヌクレオチドがホモポリマーである請求の範囲3記載の組成物 。
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