はしご型コポリマー
本発明は、はしご構造の脚／側部として働く２つの主鎖を有する故に、はしご型コポリマーと呼ばれるコポリマーに関する。２つの主鎖の１つが核酸若しくは核酸様ポリマーであるこれらの２つの主鎖は、はしごの脚／側部が横桟により相互に連結されているので、相互に連結されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連した出願とのクロスリファレンス
本願は、２００３年５月２９日に出願された仮出願６０／４７３，９１５からの優先権を主張する。その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
政府実施許諾権
本願で行われた実験は、Ｏｆｆｉｃｅ ｏｆ Ｎａｖａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、補助金交付番号Ｎ０００１４−９８−１−００９３、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ、補助金交付番号ＧＭ−２９５５４、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ、補助金交付番号ＣＨＥ−００７９７０２、ＤＭＩ−０２１０８４４、ＥＩＡ−００８６０１５、ＤＭＲ−０１１３８７９０及びＣＴＳ−０１０３００２並びにＤＡＲＰＡ／ＡＦＳＯＲ、補助金交付番号Ｆ３０６０２−０１−２−０５６１により部分的に支持された。合衆国政府は、本発明における支払い済の実施許諾を有しそして上記補助金交付により与えられた合理的な条件で他者に実施許諾することを特許所有者に要求する権利を限定された状況において有する。
【０００３】
発明の背景
技術分野
本発明は、２つの主鎖（ｂａｃｋｂｏｎｅｓ）（はしごの脚又は側部）の１つが核酸又は核酸様ポリマーから形成される、はしご型コポリマー（ｌａｄｄｅｒ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ）に関する。
【０００４】
関連技術の説明
過去半世紀の間、核酸の知られた機能は、遺伝子情報キャリアー及びメッセンジャーから多数の細胞プロセスの触媒作用及び調節を含むまでに広がった。更に、医学的用途、触媒的性質及び前生物化学的含蓄を有する多くの核酸をベースとする構造が開発された（Ｐｅａｒｓｏｎ，２００３；Ｄｅｎｎｉｓ，２００２；Ｃｏｕｚｉｎ，２００２）。注目すべき例は、アンチセンス剤（Ｕｈｌｍａｎｎ ｅｔ ａｌ．，１９９０）、例えば、ペプチド核酸（ＰＮＡ）（Ｎｉｅｌｓｅｎ，１９９９）、デオキシヌクレイックグアニジン（ｄｅｏｘｙｎｕｃｌｅｉｃ ｇｕａｎｉｄｉｎｅ）（ＤＮＧ）（Ｂａｒａｗｋａｒ ｅｔ ａｌ．，１９９９）、及びロックされたＤＮＡ（ｌｏｃｋｅｄ ＤＮＡ）（ＬＮＡ）（Ｖｅｓｔｅｒ ｅｔ ａｌ．，２００２；Ｄｅｍｉｄｏｖ，２００３）である。触媒能力を高めるために官能化されたヌクレオチジル基を有するＤＮＡザイム（ＤＮＡｚｙｍｅｓ）が開発された（Ｓａｎｔｏｒｏ ｅｔ ａｌ．，２０００；Ｔｈｕｍ ｅｔ ａｌ．，２００１；Ｌｅｒｍｅｒ ｅｔ ａｌ．，２００２）。ＴＮＡ、（３’，２’）−α−Ｌ−トレオース核酸が、ＲＮＡ及び／又はＤＮＡの進化前駆体として示唆された（Ｓｃｈｏｅｎｉｎｇ ｅｔ ａｌ．，２０００；Ｃｈａｐｕｔ ｅｔ ａｌ．，２００３）。
【０００５】
本発明者の目標は、新規な核酸をベースとする物質を開発して、ＤＮＡナノ技術（Ｓｅｅｍａｎ，１９９９）の用途及び範囲を広げることである。定められた配列及び独特の構造モチーフを有する慣用のＤＮＡ分子から、多数のトポロジカルな標的、物体、デバイス及び二次元アレー（２Ｄ ａｒｒａｙｓ）が製造された（Ｓｅａｍａｎ，２００３；Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．５，３８６，０２０；Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．６，０７２，０４４；Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．６，２５５，４６９）。これらの構造の類似したＤＮＡ／有機ポリマーコンジュケートは、実用的興味を与える。例えば、ＤＮＡ二次元アレー（Ｗｉｎｆｒｅｅ ｅｔ ａｌ．，１９９８）は、ナノメートル精度を有する分子エレクロニックデバイスをアセンブルするためのプラットホームとして役立ち、又は有機物質の安定性及び他の有利な性質を享受する非ＤＮＡポリマー二次元ネットワークを合成するためのテンプレートとして役立つことができる。一本鎖ＤＮＡは、不自然な連結を有するＤＮＡオリゴの重合を指向するために使用された（Ｌｉ ｅｔ ａｌ．，２００２；Ｓｃｍｉｄｔ ｅｔ ａｌ．，１９９７；Ｓｅｉｔｚ ｅｔ ａｌ．，２００１）。本発明の目的は、二次及び三次ＤＮＡ構造モチーフの両方に依存するＤＮＡナノ技術の全パワーを利用して、独特の構造を有する有機物質をアセンブルすることであり、そして本発明のアプローチは、非ＤＮＡ実体間の部位特異的化学（ｒｅｇｉｏ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）も含む。
【０００６】
本明細書におけるいかなる文献の引用も、このような文献が、適切な先行技術であること及び本願の特許請求の範囲の特許性に対して考慮される文献であることを承認することを意図しない。いかなる文献の内容または日付に関するいかなる記述も、出願の時点で出願人に入手可能な情報に基づいており、そしてこのような記述の正しいことに関する承認を構成するものではない。
【０００７】
発明の要約
本発明は、はしごの横桟（ｒｕｎｇｓ）として働く主鎖間の連結部を有するはしごの側部又は脚としての２つの主鎖を有するはしご型コポリマーを提供する。２つの主鎖の１つは、核酸又は核酸様主鎖である。はしご型コポリマーは、一般式（Ｉ）：
【０００８】
【化７】
【０００９】
［式中、
Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅよりなる群から選ばれる第ＶＩ族の元素であり、
Ｇ、Ｊ、Ｌ、Ｍ、Ｑは、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）、−Ｏ−、−Ｓ−、カルボニル、カルボキシル、−ＳｉＲ２−及び−ＯＳｉＲ２Ｏ−よりなる群から選ばれるリンカー基であり、
Ｂは、Ｕ、Ｔ、Ａ、Ｇ、Ｃ及びそれらの誘導体よりなる群から選ばれる核酸塩基であり、
Ｅは、ＣＲ、Ｎ、ＮＲ＋、ホスフィン、ホスフィンオキシド、ホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート、ホスホルアミド、ホスホンアミド及びホスフィンアミドよりなる群から選ばれる対称原子中心又は不斉原子中心であり、
Ｒは、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）よりなる群から選ばれる末端基であり、
対Ｘ−Ｙ、Ｗ−Ｚは、有機合成の技術により、ＸがＹとの化学結合を形成することができるような結合部位であるか、又はＷがＺとの化学結合を形成することができるような結合部位であり、
Ｓは、リボース若しくはすべての修飾されたリボースであるか、又はＤＮＡ様構造と関連した同様な環状若しくは非環状構築ブロックである］
を含む構造を有する。
【００１０】
本発明は、更に、はしご型コポリマーを製造する方法及び安定なアンチセンス分子としてはしご型コポリマーを使用することによりｍＲＮＡによりコードされたポリペプチド又はペプチドの製造を阻害する方法を提供する。
【００１１】
発明の詳細な説明
本発明は、はしご構造の脚／側部として働く２つの異なる主鎖ポリマーを有するので、はしご型コポリマーと呼ばれるコポリマーを指向する。２つの主鎖の１つが核酸又は核酸様ポリマーである、これらの２つの主鎖は、はしごの脚／側部がはしごの横桟により互いに連結されているので、互いに連結されている。「核酸」という用語は、ＤＮＡ及びＲＮＡの両方及びこれらのハイブリッドを表す。更に、核酸主鎖構造は、理論的に天然から製造されうるいかなるものにも似せる必要はない。
【００１２】
本発明のはしご構造の一般的構造は、一般式（Ｉ）として下記に示される。
【００１３】
【化８】
【００１４】
［式中、
Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅよりなる群から選ばれる第ＶＩ族の元素であり、
Ｇ、Ｊ、Ｌ、Ｍ、Ｑは、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）、−Ｏ−、−Ｓ−、カルボニル、カルボキシル、−ＳｉＲ２−及び−ＯＳｉＲ２Ｏ−よりなる群から選ばれるリンカー基であり、
Ｂは、Ｕ、Ｔ、Ａ、Ｇ、Ｃ及びそれらの誘導体よりなる群から選ばれる核酸塩基であり、
Ｅは、ＣＲ、Ｎ、ＮＲ＋、ホスフィン、ホスフィンオキシド、ホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート、ホスホルアミド、ホスホンアミド及びホスフィンアミドよりなる群から選ばれる対称原子中心又は不斉原子中心であり、
Ｒは、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）よりなる群から選ばれる末端基であり、
対Ｘ−Ｙ、Ｗ−Ｚは、有機合成の技術により、ＸがＹとの化学結合を形成することができるような結合部位であるか、又はＷがＺとの化学結合を形成させることができるような結合部位であり、
Ｓは、リボース若しくはすべての修飾されたリボースであるか、又はＤＮＡ様構造と関連した同様な環状若しくは非環状構築ブロックである］。
【００１５】
添字、例えば、１、２、ｎ等は、コポリマーを形成する単位（括弧）の鎖における配列を示すのみならず、文字、例えば、Ｂ、Ｗ、Ｚ、Ｘ、Ｙ等により示される部分が単位ごとに同じであっても同じでなくてもよいことも示す。
【００１６】
対Ｘ−Ｙ及びＷ−Ｚは、好ましくは、アミド、エステル、ホスホエステル、又は例えば、環状電子反応からのアルケン結合を形成する。対Ｘ−Ｙ及びＷ−Ｚは同じ結合を有することができるけれども、それらは好ましくは異なる結合である。最も好ましくは、Ｘ−Ｙ対は、アミド結合を形成し、そしてＷ−Ｚ対は、下記する好ましい態様から明らかなとおり、核酸主鎖に存在するホスホエステル結合を形成する。
【００１７】
核酸主鎖は、単一の連続的リボース−リン酸又はデオキシリボースリン酸主鎖を有する必要はない。ポリヌクレオチドのセグメント間に簡単な無機若しくは有機部分又はポリマースペーサ−を使用することができる。スペーサー、例えば、ポリエチレン、ポリビニルポリマー、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリビニルポリマー、ポリプロピレン、ポリエチレングリコール、ポリスチレン、ポリペプチド（酵素、抗体等）、ペプチド核酸（ＰＮＡ）、多糖（デンプン、セルロース等）、シリコーン、シラン及びコポリマー等を使用することができる。このようなハイブリッド構造の例は、一端にホスホルアミダイトを有するドデカジオールである。この構造は、４つのＴヌクレオチドの代わりに共有結合により挿入されて、それが置換するヌクレオチドと同様な方式でヘアピンループを形成する。「オリゴヌクレオチド」、「ポリヌクレオチド」及び「核酸」という用語は、これらの構造のすべてを包含することを意図する。
【００１８】
更に、Ｗ−Ｚ対は、最も好ましくは、ホスホエステル結合を形成するが、特定のＷ−Ｚ対がホスホエステル結合を形成しない、核酸主鎖に沿った場所もありうることは認識されるべきである。単一の連続的なリボース−リン酸又はデオキシリボースリン酸主鎖がないこの非均一性は、「核酸様」と呼ばれる主鎖又はポリマーをもたらす。「核酸様」であるこのような修飾された主鎖のいくつかの例は、Ｆｒｅｉｅｒ ｅｔ ａｌ．（１９９７）の研究において与えられ、その全体の内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００１９】
核酸又は核酸様ポリマー主鎖ストランド（ｓｔｒａｎｄ）は、標準の５種のもの、即ち、アデニン（Ａ）、シトシン（Ｃ）、グアニン（Ｇ）、チミン（Ｔ）及びウラシル（Ｕ）以外の塩基（Ｂ）を使用することができる。誘導体化された／修飾された（例えば、メチル化された）及び他の格別の塩基、例えば、イソグアニン、イソシトシン、アミノアデニン、Ｋ、Ｘ、ｐｉ、イノシン並びにプリン及びピリミジンの他の誘導体を使用することができる。誘導体化された／修飾された塩基のいくつかの例は、Ｆｒｅｉｅｒ ｅｔ ａｌ．（１９９７）に与えられる。塩基の選択における好ましい特徴は、該塩基がそれらに対向する塩基と相互作用して特異的に対形成性引力を形成することができるということである。天然のＤＮＡ及びＲＮＡでは、水素結合がこの相互作用を形成する。しかしながら、反対のイオン電荷、疎水性相互作用及びファンデルワールス力も相互作用の受け入れられうる形態でありうる。これらの相互作用は、天然に存在する塩基に対する選択を広げて、物理的性質のより広い取り合わせを与える。
【００２０】
特定のストランド内では、複素環塩基は、糖部分から完全に欠失していてもよい。これは、ストランドが曲がっている場合、接合部を形成している場合、又はストランドを一緒に保持するのにより少ない力が望まれる場合に、特に望ましいことがありうる。
【００２１】
Ｓは、リボース若しくはいかなる修飾されたリボース、又はＤＮＡ様構造と関連した同様な環状若しくは非環状構築ブロック（例えば、ＰＮＡ及びモルホリノ主鎖）を表す。リボース、修飾されたリボース及び同様な構築ブロック単位の非限定的例は、下記に与えられる。
【００２２】
【化９】
【００２３】
修飾されたリボース／糖の追加の非限定的例は、Ｆｒｅｉｅｒ ｅｔ ａｌ．（１９９７）に与えられる。
【００２４】
核酸主鎖におけるＷ−Ｚ結合の均一性の優先は、Ｘ−Ｙ結合にも当てはまる。しかしながら、本発明は、核酸又は核酸様主鎖と反対側の主鎖における非均一なＸ−Ｙ結合の存在を包含することも意図する。Ｘ−Ｙ対形成体（Ｘ−Ｙ ｐａｉｒｉｎｇｓ）を有する反対側の主鎖上に側鎖の存在が望ましいことがあることも認識されるべきである。例えば、金粒子を反対側の主鎖に、即ち、ＤＮＡターン当たり一回、結合させることを望むならば、金粒子との結合を形成することができるスルフヒドリル側鎖を含有する様々なジアミノ又はジカルボキシル基を、適切な位置で主鎖に挿入することができる。
【００２５】
本発明のはしご型コポリマーの1つの好ましい態様では、核酸、核酸様主鎖と反対側にある反対側主鎖が、ポリアミド主鎖であり、そしてはしご型コポリマーは一般式（ＩＩ）：
【００２６】
【化１０】
【００２７】
［式中、
Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅよりなる群から選ばれる第ＶＩ族の元素であり、
Ｌ、Ｍ、は、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された又は置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）若しくはハロゲン置換を有する）、−Ｏ−、−Ｓ−、カルボニル、カルボキシル、−ＳｉＲ２−及び−ＯＳｉＲ２Ｏ−よりなる群から選ばれるリンカー基であり、
Ｂは、Ｕ、Ｔ、Ａ、Ｇ、Ｃ及びそれらの誘導体よりなる群から選ばれる核酸塩基であり、
Ｒは、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された又は置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）若しくはハロゲン置換を有する）よりなる群から選ばれる末端基であり、
Ｗ−Ｚは、有機合成の技術により、ＷがＺとの化学結合を形成することができるような結合部位であり、そして
Ｓは、リボース若しくはすべての修飾されたリボースであるか、又はＤＮＡ様構造と関連した同様な環状若しくは非環状構築ブロックである］
を含む。
【００２８】
本発明のはしご型コポリマーの第２の好ましい態様では、主鎖の１つは核酸主鎖でありそしてはしご型コポリマーは、一般式（ＩＩＩ）：
【００２９】
【化１１】
【００３０】
［式中、
Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅよりなる群から選ばれる第ＶＩ族の元素であり、
Ｇ、Ｊ、Ｑは、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）若しくはハロゲン置換を有する）、−Ｏ−、−Ｓ−、カルボニル、カルボキシル、−ＳｉＲ２−及び−ＯＳｉＲ２Ｏ−よりなる群から選ばれるリンカー基であり、
Ｂは、Ｕ、Ｔ、Ａ、Ｇ、Ｃ及びそれらの誘導体よりなる群から選ばれる核酸塩基であり、
Ｅは、ＣＲ、Ｎ、ＮＲ＋、ホスフィン、ホスフィンオキシド、ホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート、ホスホルアミド、ホスホンアミド及びホスフィンアミドよりなる群から選ばれる対称原子中心又は不斉原子中心であり、
Ｒは、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）よりなる群から選ばれる末端基であり、そして
Ｘ−Ｙは、有機合成の技術により、ＸがＹとの化学結合を形成することができるような結合部位である］
を含む。
【００３１】
本発明のはしご型コポリマーの他の好ましい態様として、２つの主鎖は核酸主鎖及びポリアミド主鎖である。最も好ましい態様は、一般式（ＩＶ）：
【００３２】
【化１２】
【００３３】
（式中、Ｂは、Ｕ、Ｔ、Ａ、Ｇ、Ｃ及びそれらの誘導体よりなる群から選ばれる核酸塩基である）を含む。かくして、式（ＩＶ）のはしご型コポリマーは、リボース環の２’−位置を介してポリアミド主鎖に共有結合で連結されたＤＮＡ主鎖を有する。連結部（はしごの横桟）は各ヌクレオチドについて存在し、そして連結されたヌクレオチド当たり１つのアミド基が存在する。式（ＩＩＩ）及び（ＩＶ）に示されたポリアミド主鎖は、ナイロン−５，７の均等物に似る。他の適当なポリアミド又はナイロン主鎖を、本発明のはしご型コポリマーにおいて使用することができる。ポリアミド（一般）及び繊維中のポリアミドに関しては、例えば、Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，４ｔｈ ｅｄ．，ｅｄｉｔｏｒｓ Ｊ．Ｉ．Ｋｒｏｓｃｈｗｉｔｚ ａｎｄ Ｍ．Ｈｏｗｅ−Ｇｒａｎｔ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ & Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ｖｏｌｕｍｅ １９，ｐａｇｅｓ ４５４〜５５９を参照されたい。これらの全体の内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００３４】
本発明は、ＤＮＡ主鎖を有する本発明のはしご型コポリマーを形成／製造する方法も指向する。この方法は、２’−β−置換されたホスホルアミダイトを合成し、次いで、合成された２’−β−置換されたホスホルアミダイトから張り出した基（ｐｅｎｄｅｎｔ ｇｒｏｕｐ）を有するオリゴヌクレオチドを合成し、次いで、張り出した基をカップリングさせてはしご型コポリマーを製造することを含む。式（ＩＶ）では、カップリングされる張り出した基はアミン基及びカルボキシレート基である。はしご型コポリマーを製造するためのスキームは、図１に示される。
【００３５】
本発明に従うはしご型コポリマーは、ＤＮＡ又はＲＮＡとの二本鎖又は三本鎖形成の安定性を維持し又は高めながらヌクレアーゼ消化に対する安定性を与えることが予想される。更に、核酸様主鎖を有するはしご型コポリマーまでもがそうではないが、核酸主鎖を有するはしご型コポリマーは、一本鎖ＤＮＡ若しくはＲＮＡ又は他のはしご型コポリマーとの組み合わせにおいてＡ型らせんを形成することも予想される。反対側の主鎖は、二本鎖又は三本鎖形成において塩基対形成を妨害しない、塩基の対形成機能部から遠く離れた、らせんの外側に位置していることが更に予想される。従って、はしご型コポリマーは、アンチセンス技術に対する有利な性質を与えるのに役立つことができる。例えば、はしご型コポリマーは、標的センスｍＲＮＡと安定な二本鎖を形成して、標的正規（ｎｏｒｍａｌ）又はセンスｍＲＮＡを不活性及び翻訳不可能にする塩基配列を有するようにデザインすることができる。故に、本発明は、アンチセンスオリゴマーとして働く本発明に従うはしご型コポリマーを標的ｍＲＮＡと接触させ、該標的ｍＲＮＡにはしご型コポリマーがアニーリング／ハイブリダイゼーションして安定な二本鎖を形成して、コードされたポリペプチド又はペプチドの産生を阻害することにより、ｍＲＮＡによりコードされたポリペプチド又はペプチドの産生を阻害する方法も提供する。
【００３６】
はしご型コポリマーは、独特の分子トポロジーを有する、所望のポリマー、即ち、工業用ポリマーの製造を指向するために使用することもできる（Ｇａｒｔｎｅｒ ｅｔ ａｌ．，２００２）。ＤＮＡノット（ＤＮＡ ｋｎｏｔ）（図２の２Ａ）は、独特の分子トポロジ−の非限定的例である（Ｍｕｅｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ．，１９９１；Ｄｕ ｅｔ ａｌ．，１９９２；Ｓｅｅｍａｎ，１９９２；Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ．，１９９３；Ｓｅｅｍａｎ ｅｔ ａｌ．，１９９３；Ｄｕ ｅｔ ａｌ．，１９９４ Ｄｕ ｅｔ ａｌ．，１９９５）。独特な分子トポロジーが有利でありうる繊維ポリマーの例として所望のポリマー、即ち、ナイロンとのはしご型コポリマーのアセンブリー（図２の２Ｂ及び２Ｃ）をテンプレートする（ｔｅｍｐｌａｔｅ）のにＤＮＡ（ノット）が使用されるならば、ＤＮＡを除去して、ノット構造（図２の２Ｄ）を保持している所望のポリマーを残すことができる。やはり、例としてナイロンを使用して、ＤＮＡから張り出しているナイロン成分を連結することにより、ナイロンをベースとするＤＮＡ鎖メール様構造（ＤＮＡ ｃｈａｉｎ ｍａｉｌ−ｌｉｋｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）を形成することができる。ＤＮＡを除去すれば、顕著な強度を示す鉄鎖メール（ｉｒｏｎ ｃｈａｉｎ ｍａｉｌ）の分子類似体であるナイロン鎖メール（ｎｙｌｏｎ ｃｈａｉｎ ｍａｉｌ）が得られるであろう。
【００３７】
本発明を一般的に説明してきたが、本発明は下記の実施例を参照してより容易に理解されるであろう。これらの実施例は本発明を説明するために与えられたものであり、本発明を限定することを意図しない。
【００３８】
実施例
ここで、本発明者は、ＤＮＡ主鎖が有機ポリマー、ナイロンに共有結合で連結されている第１の核酸をベースとする構造を報告する。合成は、３つの工程：２’−β−置換されたホスホルアミダイトの製造、アミン基及びカルボキシレート基を付けたオリゴヌクレオチド（ＯＤＮｓ）の合成、及び張り出した基をカップリングさせて、各ヌクレオチド対において共有結合で連結されたオリゴアミドストランドを形成して、ナイロン−ＤＮＡはしご型コポリマー（図１）を得ることにより達成された。このストラテジーは、一般的でありそして様々なナイロンベースの材料を発生さるのに使用することができ、又は他の有機ポリマーのアセンブリーを指向するのに使用することができる。
【００３９】
物質及び方法
すべての化学薬品及び溶媒は、種々の商業的ソースからの要求された純度のものであった。ＣＨ２Ｃｌ２及びＣＨ３ＣＮは、ＣａＨ２と還流することにより乾燥させた。すべての反応をアルゴンガス保護下に行い、脱水条件は必要に応じて行使された。１Ｈ ＮＭＲ、１３Ｃ ＮＭＲ、３１Ｐ ＮＭＲ及び１Ｈ ＣＯＳＹデータは、Ｖａｒｉａｎ Ｇｅｍｉｎｉ−２００又は３００ＭＨｚ分光計で記録した。ポジティブモードでのマトリックス介助レーザーデソープションイオン化−飛行時間型（ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ）質量スペクトルは、マトリックスα−シアノ−４−ヒドロキシケイ皮酸（ＣＨＣＡ）を使用して、Ｋｒａｔｏｓ ＭＡＬＤＩ−Ｉ分光計で測定した。ネガティブモードでのＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量スペクトルは、マトリックスとしてトリヒドロキシアセトフェノン（ＴＨＡＰ）を使用しそして共マトリックスとして酒石酸アンモニウムを使用して、Ｂｒｕｋｅｒ ＯｍｎｉＦＬＥＸ分光計で測定した。化合物２’−デオキシ−２’−Ｓ−（４−メトキシベンジル）ウリジン（Ｄｉｖａｋａｒ ｅｔ ａｌ．，１９８２）及び１ａ（Ｚｈｕ ｅｔ ａｌ．，２００２）は、文献の方法により製造した。化合物１ａ及び１ｂの合成は下記する。
【００４０】
２−（２’−フタロイルエチル）−４−フタロイル−１−ブテン（Ｂ１）
ＴＨＦ（３．０mL）及びジブロモメタン（０．２mL）中の亜鉛ダスト（０．８９g、１３．７ミリモル、３２６メッシュ）の懸濁液を１５分間加熱還流した。次いでトリメチルシリルクロリド（０．５〜０．７mL）を混合物に加え、そしてアルゴン下に５分間超音波処理した。溶媒を乾固するまで真空下に除去した。活性化された亜鉛に、アルゴン下に無水ＤＭＳＯ（５．０mL）を加えた。次いで、ＴＨＦ（２０mL）中に予め溶解したＮ−ブロモメチルフタルイミド（３．０g、１２．５ミリモル）を一滴ずつ加えた。混合物を室温で２時間攪拌し、そして放置して過剰の亜鉛を沈殿させた。有機亜鉛化合物の透明な溶液を、ＴＨＦ（４０mL）、ＣｕＣＮ（０．９g、１０ミリモル）、ＬｉＣｌ（１．０g、２３．６ミリモル）及び３−ヨード−２−ヨードメチルプロペン３４（２．５ミリモル）の溶液に、−６０℃で注射器により一滴ずつ加えた。混合物を室温で７２時間激しく攪拌し、飽和ＮＨ４Ｃｌ溶液（１５０mL）でクエンチした。有機層を分離し、水性相をエチルエーテルで３回抽出した。有機層を一緒にし、ＭｇＳＯ４上で乾燥し、真空下に濃縮した。粗生成物を、最初に９：１ヘキサン／酢酸エチルを使用し、次いで極性を８：２ヘキサン／酢酸エチルに増加させ、シリカゲルでのクロマトグラフィーにかけて生成物０．６８g（７１％）を得た。
【００４１】
【表１】
【００４２】
２−（２’−フタロイルエチル）−４−フタロイル−ブタノール（Ｂ２）
ＴＨＦ（５．８mL、５．８ミリモル）中のＢＨ３の１．０M溶液を、ＴＨＦ（５０mL）中のＢ１（２．０g、５．３ミリモル）の溶液に０℃で２０分間にわたりゆっくりと加えた。混合物を０℃で更に１５分間攪拌し、次いで３０％過酸化水素（２．０mL）により、それを水素の発生が止まるまで一滴ずつ加えて、クエンチした。溶液を３０％ＮａＯＨ４〜５mLでアルカリ性にし、１５分間攪拌した。混合物に、水（１５０mL）及びエチルエーテル（１５０mL）を加えた。有機層を分離し、水性相をエチルエーテルで３回抽出した。有機層を一緒にし、ＭｇＳＯ４上で乾燥し、ろ過した。溶媒を真空下に除去し、残留物をシリカゲル（９：１ＣＨＣｌ３：エチルエーテル）でクロマトグラフィーにかけて、生成物１．１８g（５７％）を得た。
【００４３】
【表２】
【００４４】
２−（２’−フタロイルエチル）−４−フタロイル−１−ヨード−ブタン（１ａ）
化合物Ｂ２（３９．０mg、０．１ミリモル）、トリフェニルホスフィン（７９．０mg、０．３ミリモル）、ヨウ素（５６．０mg、０．３ミリモル）及びイミダゾール（２１．０mg、０．３ミリモル）をＴＨＦ（１．０mL）に溶解した。溶液を室温で１時間攪拌し、その間多くの白色沈殿が生成した。溶液をＣＨ２Ｃｌ２と水に分配した。有機層を水で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４上で乾燥した。真空下に溶媒を除去した後、残留物をＣＨ２Ｃｌ２／酢酸エチル（２０／１〜１／１）でクロマトグラフィーにかけて、純粋な化合物１ａ（４９．１mg）を９８％の収率で得た。
【００４５】
【表３】
【００４６】
４−オキソピメリン酸ジベンジル（Ｂ３）
γ−ケトピメリン酸（３．５g、２０ミリモル）を無水ＤＭＦ（８０mL）に溶解した。ＤＩＥＡ（１４mL、８０ミリモル）及びベンジルブロミド（５．３mL、４４ミリモル）を次いで加えた。溶液を８０℃で２０時間加熱した。真空下に溶媒を除去した後、それをＥｔ２Ｏ（２００mL）と水（１００mL）とに分配した。有機層を水（２×５０mL）で洗浄しそしてＮａ２ＳＯ４上で乾燥した。溶媒を除去し、４−オキソピメリン酸ジベンジルを、Ｅｔ２Ｏ／石油エーテルから９４％収率で再結晶させた。
【００４７】
【表４】
【００４８】
４−メチレンヘプタン二酸ジベンジル（Ｂ４）
メチルトリフェニルホスホニウムブロミド（５３６mg、１．５ミリモル）を無水ＴＨＦ（１．０mL）中に−５℃で懸濁させた。ＮａＨＭＤＳ（１．０M、１．５mL、１．５ミリモル）のＴＨＦ溶液を、一滴ずつ加えて、温度を０℃以下に保った。混合物を０℃で０．５時間攪拌し、次いで−７８℃に冷却した。このイリド溶液に、ＴＨＦ（１．０mL）中の４−オキソピメリン酸ジベンジル（３５４mg、１．０ミリモル）の溶液を一滴ずつ加えて、温度を−５０℃以下に保った。温度を、添加の後攪拌しながら１．５時間で室温に上昇させた。次いで、反応混合物を氷水（２５mL）中に注ぎそしてＥｔ２Ｏ（２×２５mL）で抽出した。有機層をブライン（２０mL）で洗浄しそしてＮａ２ＳＯ４上で乾燥した。溶媒を真空下に除去し、残留物をシリカクロマトグラフィー（ＥｔＯＡｃ／ヘキサン、１／１０まで）にかけて、化合物Ｂ４（１９７mg）を得た。収率は５６％であつた。
【００４９】
【表５】
【００５０】
４−（ヨードメチル）−ヘプタン二酸ジベンジル（１ｂ）
化合物Ｂ４（１７６mg、０．５ミリモル）を無水ＴＨＦ（０．５mL）に溶解した。溶液を０℃に冷却し、ＢＨ３−ＴＨＦ（２．０M、０．２５mL、０．５ミリモル）を注射器により加えた。次いで溶液を室温で１時間攪拌した。メタノール性ＮａＯＡｃ（３．０mL、１．０M、３．０ミリモル）、水性ＮａＩ（３．０mL、１．０M、３．０ミリモル）及びメタノール性クロラミン−Ｔ（６．０mL、０．５M、３．０ミリモル）を有機ボラン溶液に室温で順次に加えた。反応混合物を室温で１０分間攪拌し、次いで水性Ｎａ２Ｓ２Ｏ３（１．０M）でクエンチした。混合物をＥｔ２Ｏ（５０mL）とＨ２Ｏ（５０mL）とに分配し、有機層をブライン（３０mL）で洗浄し、次いでＮａ２ＳＯ４上で乾燥した。溶媒を蒸発させ、残留物をシリカクロマトグラフィー（ＣＨ２Ｃｌ２／ヘキサン、２／１００〜７／１００）にかけて、化合物１ｂ（８５mg）を得た。収率は３５％であった。
【００５１】
【表６】
【００５２】
２’−デオキシ−２’−Ｓ−（４−フタルイミジルブチル）ウリジン（化合物２ｃ）
ＴＦＡ（１２．０mL）中の２’−デオキシ−２’−Ｓ−（４−メトキシベンジル）ウリジン（１．１４g、３．０ミリモル）及びフェノール（４２３mg、４．５ミリモル）の溶液を還流下に２時間加熱した（浴温度１００℃）。冷却した後、溶媒を減圧下に除去した。残留物をＣＨ３ＣＮ（１０mL）と３回共蒸発させ、次いでＥｔ２Ｏ（２mL）中に溶解した。粗２’−デオキシ−２’−メルカプトウリジンをヘキサン（２０mL）の添加により沈殿させそして−２０℃で３０分間保った。溶液をデカンテーションし、残留物をヘキサン（３×１０mL）で洗浄し、次いで真空下に乾燥した（１５分）。粗２’−デオキシ−２’−メルカプトウリジンをＣＨ３ＣＮ（３．０mL）に溶解し、次いでＮ−（４−ブロモブチル）フタルイミド（８４６mg、４．５ミリモル）を添加した。ジイソプロピルエチルアミン（ＤＩＥＡ）（２．６mL、１５．０ミリモル）を激しく攪拌しながら反応混合物に一滴ずつ加えた。溶液を室温で１６時間攪拌し、次いで溶媒を減圧下に除去した。残留物をＥｔＯＡｃ（１００mL）に溶解し、飽和水性ＮａＨＣＯ３（２×５０mL）で２回及びブライン（３０mL）で順次に洗浄した。有機層をＮａ２ＳＯ４上で乾燥した。溶媒を除去し、残留物をシリカクロマトグラフィー（２％ＣＨ３ＯＨ／ＣＨ２Ｃｌ２）にかけて、２ｃ（１．１８g）を得た。収率は８５％であった。
【００５３】
【表７】
【００５４】
２’−デオキシ−２’−Ｓ−（４−エトキシカルボニルブチル）ウリジン（化合物２ｄ）
上記化合物２ｃの製造に使用された方法に従って、２’−デオキシ−２’−メルカプトウリジンを５−ブロモバレリアン酸エチルでアルキル化することにより、化合物２ｄを製造した。
【００５５】
【表８】
【００５６】
化合物２ａ
上記化合物２ｃの製造に使用された方法に従って、２’−デオキシ−２’−メルカプトウリジンを化合物１ａでアルキル化することにより、化合物２ａを製造した。
【００５７】
【表９】
【００５８】
化合物２ｂ
上記化合物２ｃの製造に使用された方法に従って、２’−デオキシ−２’−メルカプトウリジンを粗化合物１ｂでアルキル化することにより、化合物２ｂを製造した。
【００５９】
【表１０】
【００６０】
５’−Ｏ−ＤＭＴ−２’−デオキシ−２’−Ｓ−（４−フタルイミジルブチル）ウリジン（化合物３ｃ）
化合物２ｃ（６９３mg、１．５ミリモル）を無水ピリジン（１２mL）に溶解した。４，４’−ジメトキシトリチルクロリド（２５０mg、０．７４ミリモル）を加えそして溶液を攪拌しながら室温に保った。４，４’−ジメトキシトリチルクロリド（２５８mg、０．７６ミリモル）の他のバッチを１時間後に溶液中に加え、混合物を更に１時間攪拌して保ち、次いでＣＨ３ＯＨ（１mL）によりクエンチした。溶液を更に５分間攪拌し、次いで溶媒を真空下に除去した。残留物をＥｔＯＡｃ（１５０mL）に溶解し、そして飽和ＮａＨＣＯ３（２×５０mL）及びブライン（５０mL）で順次に洗浄した。有機層をＮａ２ＳＯ４上で乾燥した。次いで、溶媒を真空下に除去し、粗生成物を、溶離剤としてＴＥＡ０．５％を含有するＥｔＯＡｃ／ＣＨ２Ｃｌ２（０／１００〜４／１００）を使用してシリカクロマトグラフィーにかけて、純粋な生成物（９３７mg）を得た。収率は８２％であった。
【００６１】
【表１１】
【００６２】
５’−Ｏ−ＤＭＴ−２’−デオキシ−２’−Ｓ−（４−エトキシカルボニルブチル）ウリジン（化合物３ｄ）
上記した化合物３ｃの製造に使用した方法に従って、化合物２ｄを５’−Ｏ−ジメトキシトリチル化して、化合物３ｄを得た。
【００６３】
【表１２】
【００６４】
５’−Ｏ−ＤＭＴ−２’−デオキシ−２’−Ｓ−［Ｎ−（トリフルオロアセチル）−２−アミノブチル］ウリジン（化合物３ｆ）
ヒドラジン（２００μL）を化合物３ｃ（９３７mg、１．２ミリモル）のメタノール性（２０mL）溶液に加えた。溶液を還流で３時間攪拌した。冷却した後、溶媒を真空下に除去した。残留物をＣＨ３ＣＮ（２×１０mL）に再溶解し、蒸発させて残留ヒドラジンを除去した。粗脱保護生成物５’−Ｏ−ＤＭＴ−２’−デオキシ−２’−Ｓ−（４−アミノブチル）ウリジンを真空乾燥し、次いで乾燥ＣＨ３ＯＨ（７．４mL）に溶解し、次いでトリエチルアミン（ＴＥＡ）（０．３７mL）及びトリフルオロ酢酸エチル（８５７μl、７．２ミリモル）を加えた。溶液を室温で１６時間攪拌し、次いで溶媒を真空下に蒸発させた。残留物をＥｔＯＡｃ（１５０mL）に溶解し、そして５％ＮａＨＣＯ３（２×５０mL）及びブライン（５０mL）で順次に洗浄した。有機層をＮａ２ＳＯ４上で乾燥した。溶媒を真空下に除去した後に、粗生成物を、溶離剤としてＴＥＡ０．２％を含有するＣＨ３ＯＨ／ＣＨ２Ｃｌ２（０／１００〜２／１００）を使用するシリカクロマトグラフィーにかけて、純粋な生成物（６７０mg）を得た。収率は７７％であった。
【００６５】
【表１３】
【００６６】
化合物３ｂ
上記した化合物３ｃの製造に使用した方法に従って、化合物２ｂを５’−Ｏ−ジメトキシトリチル化して、化合物３ｂを得た。
【００６７】
【表１４】
【００６８】
化合物３ｅ
上記した化合物３ｃの製造に使用した方法に従って、化合物２ａを5’−Ｏ−ジメトキシトリチル化して、化合物３ａを得た。
【００６９】
【表１５】
上記した化合物３ｆを製造する方法に従って、化合物３ａから化合物３ｅを製造した。
【００７０】
【表１６】
【００７１】
３’−Ｏ−［（２−シアノエチル）（ジイソプロピルアミノ）］ホスフィノ−５’−Ｏ−ＤＭＴ−２’−デオキシ−２’−Ｓ−（４−エトキシカルボニルブチル）ウリジン（化合物４ｄ）
化合物３ｄ（５３９mg、０．７８ミリモル）を乾燥ＣＨ２Ｃｌ２（４．７mL）に溶解し、次いで触媒量のＤＭＡＰ（〜２mg）、ＴＥＡ（４３５μL、３．１ミリモル）及び２−シアノエチルクロロジイソプロピルアミノホスホルアミダイト（３１２μL、１．４ミリモル）を加えた。３０分後に、溶媒を真空下に除去し、残留物をＥｔＯＡｃ（１００mL）に溶解しそして５％ＮａＨＣＯ３（２×３０mL）及びブライン（３０mL）で順次に洗浄した。有機層をＮａ２ＳＯ４上で乾燥した。溶媒を真空下に除去した後、粗生成物をシリカクロマトグラフィー（ＣＨ２Ｃｌ２／ＥｔＯＡｃ、１００／０〜１００／２５、ＴＥＡ０．２５％を伴う）にかけて、純粋な生成物４９２mgを得た。収率は７１％であった。
【００７２】
【表１７】
【００７３】
３’−Ｏ−［（２−シアノエチル）（ジイソプロピルアミノ）］ホスフィノ−５’−Ｏ−ＤＭＴ−２’−デオキシ−２’−Ｓ−［Ｎ−（トリフルオロアセチル）−２−アミノブチル］ウリジン（化合物４ｆ）
上記した化合物４ｄを製造するための方法に従って、化合物３ｆのホスフィチル化（ｐｈｏｓｐｈｉｔｙｌａｔｉｏｎ）を行って、化合物４ｆを得た。
【００７４】
【表１８】
【００７５】
化合物４ｂ
上記した化合物４ｄを製造するための方法に従って、化合物３ｂのホスフィチル化を行って、化合物４ｂを得た。
【００７６】
【表１９】
【００７７】
化合物４ｅ
上記した化合物４ｄを製造するための方法に従って、化合物３ｅのホスフィチル化を行って、化合物４ｅを得た。
【００７８】
【表２０】
【００７９】
オリゴヌクレオチド合成のための一般的方法
この研究で使用したホスホルアミダイトを、乾燥ＣＨ３ＣＮを使用して０．１Mに希釈した。商業的に入手可能なＴホスホルアミダイトをＡｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓから購入し、そして４ｂ、４ｄ〜ｆホスホルアミダイトの合成は上記する。
【００８０】
この研究において記載されたオリゴヌクレオチドは、ルーチンなホスホルアミダイト方法（Ｃａｒｕｔｈｅｒｓ，１９８５）を使用して、しかし配列が４ｂ、４ｄ、４ｅ又は４ｆを含有する点で、カップリング時間を３０分に増加させて、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ ３８０Ｂ自動ＤＮＡ合成機で合成された。
【００８１】
ＣＰＧカラムを用いそしてそれを０．２NＮａＯＨ／ＭｅＯＨ中のピペリジン１０％（容積／容積）１０００μLの入ったエッペンドルフチューブ（Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ ｔｕｂｅ）に入れることにより、合成支持体からのＯＤＮの開裂を行った。このチューブを一夜振とうし、回転させ（ｓｐｕｎ ｄｏｗｎ）、そして上澄液を加え、８９０mMトリスＨＣｌ、ｐＨ８．３、８９０mMホウ酸、２０mMＥＤＴＡ（１０×ＴＢＥ）、２００μLと完全に混合した。溶液を約６００μLに蒸発させ、アリコート５０μLを２つのＭｉｃｒｏｓｐｉｎ Ｓｅｐｈａｄｅｘ Ｇ２５カラム（Ａｍｅｒｓｈａｍ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ）を通してろ過した。得られる溶液中のＤＮＡを、ＵＶ分光法（ＯＤ２６０）を使用して定量した。
【００８２】
各カップリング反応の前に、この物質のアリコートを０．５〜１MＮＨ４Ｃｌ中２００μLとなるようにした。１００％エタノール１０００μLを加え、溶液を−７８℃に４５分間冷却した。溶液を１３，０００ｒｃｆで３０分間回転させ、上澄液を捨てそして溶液を０．５〜１MＮＨ４Ｃｌ２００μL中に再溶解した。沈殿／回転／再溶解手順を２回繰り返し、ペレットを７０％エタノール（−２０℃）５００μLで洗浄し、乾燥し、次いで水に再懸濁させた。
【００８３】
アミド結合形成のための一般的方法
縮合剤４−（４，６−ジメトキシ−１，３，５−トリアジン−２−イル）−４−メチルモルホリニウムクロリド（ＤＭＴ−ＭＭ）（１３．８mg、０．０５ミリモル）をＭＯＰＳ緩衝液（０．１M、１．０MＮａＣｌ、ｐＨ７、１．０mL）に溶解した。得られたＤＭＴ−ＭＭ溶液（５０mM、１０μL）をアミノ基及びカルボキシル基で修飾されたＯＤＮ（２００ピコモル）を含有するエッペンドルフバイアル（Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ ｖｉａｌ）中に加えた。反応混合物をよくボルテックスし、遠心し、次いで室温に４８時間保った。水３００μLをサンプルに加え、そして溶液をブタノール６００μLで抽出した。溶液を１MＮＨ４Ｃｌとしそしてエタノール１０００μLを加えた。溶液を４５分間−７８℃に冷却し、次いで１３，０００ｒｃｆで３０分間回転させ、上澄液を注ぎとり、そして溶液を水に再溶解した。
【００８４】
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳ分析のための一般的方法
ＴＨＡＰ（３３mg、０．２ミリモル）をＣＨ３ＣＮ（０．５mL）及びＨ２Ｏ（０．５mL）中に溶解することにより、ＣＨ３ＣＮ／Ｈ２Ｏ（１：１容積：容積）中のＴＨＡＰマトリックスストック溶液（０．２M）を調製した。このストック溶液は、−２０℃で貯蔵するならば、３週間くらいまで使用することができる。ストック溶液（３０μL）と共マトリックス酒石酸アンモニウム溶液（脱イオンＨ２Ｏ中の０．１M、７０μL）を混合することにより、測定の直前に作業用マトリックス溶液を調製した。ＯＤＮサンプル（１〜１０ピコモル／μL、０．５μL）を、ボルテックスを使用して作業用マトリックス溶液（５μL）と混合し、不均一混合物を１３，０００ｒｃｆで２５秒間回転させた。上澄液１μLを７×７ターゲット上の各ウエルに付着させた。既知の質量を有するウシインシュリン又はＯＤＮｓを測定における外部カリブラント（ｃａｌｉｂｅｒａｎｔｓ）又は内部カリブラントとして使用した。適正なレーザーパワーをケースバイケースに基づいて適用した。
【００８５】
結果
最初の合成プロトコールは、保護されたリボヌクレオシドの２’−ＯＨアルキル化を試みたが、このアプローチはヒンダード求電子試薬については非効率的であった（Ｚｈｕ ｅｔ ａｌ．，２００２）。しかしながら、２’−デオキシ−２’−メルカプトウリジン１３を１ａ及び１ｂでアルキル化して、独占的に２’−Ｓ−アルキル化ヌクレオシドを得た（図３）。２ｂのトリチル化及びホスフィチル化により修飾されたホスホルアミダイト４ｂを得た。２つの余分の工程を行って、３ａにおける安定なフタルイミジル基をＤＮＡ合成機に好都合なトリフルオロアセチル基で置換した（Ｔｅｌｓｅｒ ｅｔ ａｌ．，１９８９）。得られるヌクレオシド３ｅのホスフィチル化により、アミノ修飾されたホスホルアミダイト４ｅを得た。モノアミノ及びカルボキシ修飾されたホスホルアミダイト４ｄ及び４ｆを同様な方法により製造した。それぞれのヌクレオチジル基は、図４では脱保護された形態で示される。
【００８６】
修飾されたホスホルアミダイトは、慣用のＯＤＮ合成により１６マーＯＤＮｓに組み込まれた。配列は表１に示される。
【００８７】
【表２１】
【００８８】
メタノール性ＮａＯＨを使用して、ストランドを脱保護しそしてＣＰＧ支持体から除去した。慣用の濃水酸化アンモニウム処理は、ＮＨ３とエステル部分とのアミノリシスにより使用することはできなかった（Ｂｅｒｔｈｏｄ ｅｔ ａｌ．，１９９６）。アクリロニトリルと脱保護されたアミンとのＭｉｃｈａｅｌ付加の阻止を伴う脱保護（Ａｖｉｎｏ ｅｔ ａｌ．，１９９４）は、メタノール性ＮａＯＨ中にピペリジン１０％を含ませることにより達成された。酢酸イオン（キャッピングされなかったストランドの５’−アセチル基の加水分解からの）が選択的カップリングパートナーとして競合するのを防止するために、それらはアミドカップリング条件に付される前に３回のエタノール沈殿により除去された。故に、アミノ基とカルボキシル基の同時脱保護及びＣＰＧ支持体からのＯＤＮｓの除去は、この特注のプロトコールにより達成された。ＯＤＮｓは、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分光法により特徴付けられた（Ｐｉｅｌｅｓ ｅｔ ａｌ．，１９９３ ａｎｄ Ｌｉ ｅｔ ａｌ．，１９９８）（表１）。
【００８９】
ＯＤＮ１を最初にアミドカップリング条件に付した。縮合剤ＤＭＴ−ＭＭ（４−（４，６−ジメトキシ−１，３，５−トリアジン−２−イル）−メチルモルホリニウムクロリド；Ｋｕｎｉｓｈｉｍａ ｅｔ ａｌ．，２００１ ａｎｄ Ｌｉｕ ｅｔ ａｌ．，２００２）及びＥＤＣ（Ｎ−エチル−Ｎ’−（ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド；Ｓｃｈｍｉｄｔ ｅｔ ａｌ．，１９９７ ａｎｄ Ｓｅｉｔｚ ｅｔ ａｌ．，２００１）の両方共が種々の緩衝剤条件下にＵＮとＵＣとのストランド内アミド形成反応を促進するのに有効であることが証明された。ＤＭＴ−ＭＭが好ましかった。何故ならば、それは残留共有結合付加物を残さなかったからである。カップリング反応の収率は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ分析により評価された（Ｓａｒｒａｃｉｎｏ ｅｔ ａｌ．，１９９６ ａｎｄ Ｂｅｒｇｇｒｅｎ ｅｔ ａｌ．，２００２）。１からのＯＤＮ１Ｃの収率は９５％より多いことが評価されたが（図５）、これに対して３つのアミド結合を有する２Ｃの収率は７８％であり（図６）、これは単一アミド結合形成収率を９５％以上にする（これらの評価は下限である。何故ならば、スペクトルの少量のナトリウムは出発物質ピークを不明瞭にしそして人工的に膨らませるからである）。２において正規Ｔ残基がＵＣに取って換っているＯＤＮを使用するコントロールカップリング反応は、質量損失を示さなかった。
【００９０】
異性体３及び４をカップリング条件下に処理して、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦにより特徴付けられたとおり、２つのアミド結合が、ホスホジエステル主鎖と新たに形成された脂肪族カルボキサミド構造の両方を含有する２つの融合した２１員環を閉じているＯＤＮｓを得た（表１、図７及び８）。ＯＤＮ５の縮合は、３つのアミド結合を生成させて３つの融合した２１員環を有する５Ｃ（図９）を形成した。５Ｃにおいて、あまりありそうもないトポロジカルな異性体が、これらの反応条件下に可能である。スペーサー（図１０Ａ及び１０Ｂ）により分離されたアミノ基とカルボキシル基とのカップリング反応の距離依存性を研究するために、コントロール実験を行った。その場合に、ストランド５’−（ｄＴ）ｘＵＣ（ｄＴ）ｎＵＮ（ｄＴ）ｙ（ｘ＋ｎ＋ｙ＝１４、ｎ＝０、１、２、３、６、１０）をアミド結合促進条件に付した。カップリング収率はスペーサー（ｄＴ）ｎの長さに高度に依存していることが見出された。ｎ≧２である時は、収率は５０％より少なく；ｎ＝６又は１０であるときは、カップリングした生成物は殆ど検出できなかつた。故に、アミド結合は、隣接したヌクレオチジル残基上のアミノ基とカルボキシル基との間に形成するように片寄らされていた。生成物ストランドのいくつかの構造を図１１に示す。線状ポリアミド主鎖は、本質的にナイロン−５，７である。
【００９１】
本発明を今や完全に説明したが、広い範囲の均等なパラメーター、濃度、及び条件内で本発明の精神及び範囲から逸脱することなくそして過度の実験なしに、本発明を実施することができることは認識されるであろう。
【００９２】
本発明をその特定の態様に関して説明してきたが、更に修正することができることは理解されるであろう。本願は、一般に本発明の原理に従う、そして本発明の属する技術分野内で既知の若しくは慣用の実施内に入るような及び前記の特許請求の範囲に記載の本質的特徴に当てはまりうるような本発明の開示からの逸脱を含む、本発明のいかなる変更、仕様又は適応も包含することを意図する。
【００９３】
雑誌論文又は要約、又は公表された若しくは対応するＵ．Ｓ．若しくは外国特許出願、発行されたＵ．Ｓ若しくは外国特許又はいかなる他の文献も含む本明細書で引用されたすべての参考文献は、引用された参考文献に示されたすべてのデータ、表、図及び本文を含めて、本明細書に参照によりそのまま組み込まれる。
【００９４】
既知の方法工程、慣用の方法工程、既知の方法又は慣用の方法に関する言及は、本発明のいかなる面も、いかなる説明又は態様も当該技術分野で開示され、教示され又は示唆されていることを、いかなる意味でも承認するものではない。
【００９５】
特定の態様の前記説明は、他の人々が、当該技術分野の熟練の範囲内の知識（本明細書に引用された文献の内容を含む）を適用することによって、本発明の一般的概念から逸脱することなく、過度の実験なしにこのような特定の態様を種々の用途に容易に改変し及び／又は適合させることができるように十分に、本発明の一般的性質を示すであろう。故に、このような適合及び改変は、本明細書に与えられた教示及びガイダンスに基づいた、開示された態様の均等物の意味及び範囲内にあることを意図する。本明細書における用語又は語法は、当業者の知識と組み合わせて、本明細書に与えられた教示及びガイダンスに照らして当業者により解釈されるべきであるようなものであり、説明を目的としており、限定を目的としないことは理解されるべきである。
【００９６】
【表２２】
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】図１は、修飾されたホスホルアミダイトから合成してカップリングしていないストランド（ｓｔｒａｎｄ）とし、次いでライゲーションしてはしご型オリゴマー／コポリマーを形成するはしご型オリゴマー／コポリマーの合成略図を示す。Ｒ１は−ＤＭＴｒであり、Ｒ２は−Ｐ（ＮｉＰｒ２）（ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＮ）であり、灰色及び黒色の点は、それぞれ、カルボキシル基及びアミノ基であり、Ｐ１及びＰ２は、それらのそれぞれの保護基である。交互の「Ｐ」を有する垂直鎖は核酸主鎖を表し、核酸主鎖と反対側の垂直鎖はナイロン主鎖を表し、水平線（まっすぐ）ははしご型オリゴマー／コポリマーの「横桟」を表す。右端の構造は、下記する実施例において構築されたはしご型コポリマーを示す。
【図２】２Ａ〜２Ｄは、核酸ノット（ｋｎｏｔ）（２Ａ）及び連結されてはしご型コポリマーを形成することができる（２Ｃ）張り出した基を有する核酸ノット（２Ｂ）を示す。張り出したコポリマーの連結は、ポリマーが核酸から開放されてもノット構造を保持することを可能とする（２Ｄ）。
【図３】図３は、２’デオキシ−２’−アルキルチオウリジンホスホルアミダイトの合成のスキームを示し、図３において、試薬及び条件は下記のとおりである。即ち、（ｉ）ＲＩ（１ａ，１ｂ）又はＲＢｒ（１ｃ，１ｄ）、ＤＩＥＡ／ＣＨ３ＣＮ、室温（ｒｔ）、１０時間、（ｉｉ）ＤＭＴｒＣｌ／ピリジン、室温、２時間、（ｉｉｉ）ＮＨ２ＮＨ２／ＣＨ３ＯＨ、還流、３時間、（ｉｖ）ＣＦ３ＣＯ２Ｅｔ／ＣＨ３ＯＨ、室温、１６時間、（ｖ）ＣｌＰ（ＮｉＰｒ）２（ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＮ）／ＣＨ２Ｃｌ２、ＴＥＡ、ＤＭＡＰ、室温、３０分、（ａ：Ｒ＝ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ２ＣＨＮＰｈｔｈ）２、ｂ：Ｒ＝ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ２ＣＯ２Ｂｎ）２、ｃ：Ｒ＝（ＣＨ２）４ＮＰｈｔｈ、ｄ：Ｒ＝（ＣＨ２）４ＣＯ２Ｅｔ、ｅ：Ｒ＝ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＯＣＦ３）２、ｆ：Ｒ＝（ＣＨ２）４ＮＨＣＯＣＦ３）。
【図４】図４は２’−修飾されたヌクレオチジル単位の構造を示す。
【図５】図５は、カップリングしていないＯＤＮ１、５’（ｄＴ）６ＵｎＵｃ（ｄＴ）８（上部）及びカップリングしたストランド生成物１Ｃ（下部）のマトリックス介助レーザーデソープションイオン化−飛行時間型（ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ）質量分光法スペクトルを示す。
【図６】図６は、カップリングしていないＯＤＮ２、５’（ｄＴ）３ＵＮＵＣ（ｄＴ）２ＵｎＵｃ（ｄＴ）２ＵＮＵＣ（ｄＴ）３（上部）及びカップリングしたストランド生成物２Ｃ（下部）のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分光法スペクトルを示す。
【図７】図７は、カップリングしていないＯＤＮ３、５’−（ｄＴ）７ＵＮＵＣＣＵＮ（ｄＴ）６（上部）及びカップリングしたストランド生成物３Ｃ（下部）の ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分光法スペクトルを示す。
【図８】図８は、カップリングしていないＯＤＮ４、５’−（ｄＴ）７ＵＣＵＮＮＵＣ（ｄＴ）６（上部）及びカップリングしたストランド生成物４Ｃ（下部）の ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分光法スペクトルを示す。
【図９】図９は、カップリングしていないＯＤＮ５、５’−（ｄＴ）６ＵＣＵＮＮＵＣＣＵＮ（ｄＴ）６（上部）及びカップリングしたストランド生成物５Ｃ（下部）の ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分光法スペクトルを示す。
【図１０Ａ】図１０Ａ及び１０Ｂは、カップリング条件下に処理される前（図１０Ａ）及び処理された後（図１０Ｂ）のＯＤＮ、５’−（ｄＴ）ｘＵＮ（ｄＴ）ｎＵｃ（ｄＴ）ｙ（ｘ＋ｎ＋ｙ＝１４）のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分光法スペクトルを示す。
【図１０Ｂ】図１０Ａ及び１０Ｂは、カップリング条件下に処理される前（図１０Ａ）及び処理された後（図１０Ｂ）のＯＤＮ、５’−（ｄＴ）ｘＵＮ（ｄＴ）ｎＵｃ（ｄＴ）ｙ（ｘ＋ｎ＋ｙ＝１４）のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分光法スペクトルを示す。
【図１１】図１１は、ＤＮＡ−ナイロンコンジュゲート１Ｃ、３Ｃ、４Ｃ及び５Ｃの化学構造を示す。
【技術分野】
【０００１】
関連した出願とのクロスリファレンス
本願は、２００３年５月２９日に出願された仮出願６０／４７３，９１５からの優先権を主張する。その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
政府実施許諾権
本願で行われた実験は、Ｏｆｆｉｃｅ ｏｆ Ｎａｖａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、補助金交付番号Ｎ０００１４−９８−１−００９３、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ、補助金交付番号ＧＭ−２９５５４、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ、補助金交付番号ＣＨＥ−００７９７０２、ＤＭＩ−０２１０８４４、ＥＩＡ−００８６０１５、ＤＭＲ−０１１３８７９０及びＣＴＳ−０１０３００２並びにＤＡＲＰＡ／ＡＦＳＯＲ、補助金交付番号Ｆ３０６０２−０１−２−０５６１により部分的に支持された。合衆国政府は、本発明における支払い済の実施許諾を有しそして上記補助金交付により与えられた合理的な条件で他者に実施許諾することを特許所有者に要求する権利を限定された状況において有する。
【０００３】
発明の背景
技術分野
本発明は、２つの主鎖（ｂａｃｋｂｏｎｅｓ）（はしごの脚又は側部）の１つが核酸又は核酸様ポリマーから形成される、はしご型コポリマー（ｌａｄｄｅｒ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ）に関する。
【０００４】
関連技術の説明
過去半世紀の間、核酸の知られた機能は、遺伝子情報キャリアー及びメッセンジャーから多数の細胞プロセスの触媒作用及び調節を含むまでに広がった。更に、医学的用途、触媒的性質及び前生物化学的含蓄を有する多くの核酸をベースとする構造が開発された（Ｐｅａｒｓｏｎ，２００３；Ｄｅｎｎｉｓ，２００２；Ｃｏｕｚｉｎ，２００２）。注目すべき例は、アンチセンス剤（Ｕｈｌｍａｎｎ ｅｔ ａｌ．，１９９０）、例えば、ペプチド核酸（ＰＮＡ）（Ｎｉｅｌｓｅｎ，１９９９）、デオキシヌクレイックグアニジン（ｄｅｏｘｙｎｕｃｌｅｉｃ ｇｕａｎｉｄｉｎｅ）（ＤＮＧ）（Ｂａｒａｗｋａｒ ｅｔ ａｌ．，１９９９）、及びロックされたＤＮＡ（ｌｏｃｋｅｄ ＤＮＡ）（ＬＮＡ）（Ｖｅｓｔｅｒ ｅｔ ａｌ．，２００２；Ｄｅｍｉｄｏｖ，２００３）である。触媒能力を高めるために官能化されたヌクレオチジル基を有するＤＮＡザイム（ＤＮＡｚｙｍｅｓ）が開発された（Ｓａｎｔｏｒｏ ｅｔ ａｌ．，２０００；Ｔｈｕｍ ｅｔ ａｌ．，２００１；Ｌｅｒｍｅｒ ｅｔ ａｌ．，２００２）。ＴＮＡ、（３’，２’）−α−Ｌ−トレオース核酸が、ＲＮＡ及び／又はＤＮＡの進化前駆体として示唆された（Ｓｃｈｏｅｎｉｎｇ ｅｔ ａｌ．，２０００；Ｃｈａｐｕｔ ｅｔ ａｌ．，２００３）。
【０００５】
本発明者の目標は、新規な核酸をベースとする物質を開発して、ＤＮＡナノ技術（Ｓｅｅｍａｎ，１９９９）の用途及び範囲を広げることである。定められた配列及び独特の構造モチーフを有する慣用のＤＮＡ分子から、多数のトポロジカルな標的、物体、デバイス及び二次元アレー（２Ｄ ａｒｒａｙｓ）が製造された（Ｓｅａｍａｎ，２００３；Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．５，３８６，０２０；Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．６，０７２，０４４；Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．６，２５５，４６９）。これらの構造の類似したＤＮＡ／有機ポリマーコンジュケートは、実用的興味を与える。例えば、ＤＮＡ二次元アレー（Ｗｉｎｆｒｅｅ ｅｔ ａｌ．，１９９８）は、ナノメートル精度を有する分子エレクロニックデバイスをアセンブルするためのプラットホームとして役立ち、又は有機物質の安定性及び他の有利な性質を享受する非ＤＮＡポリマー二次元ネットワークを合成するためのテンプレートとして役立つことができる。一本鎖ＤＮＡは、不自然な連結を有するＤＮＡオリゴの重合を指向するために使用された（Ｌｉ ｅｔ ａｌ．，２００２；Ｓｃｍｉｄｔ ｅｔ ａｌ．，１９９７；Ｓｅｉｔｚ ｅｔ ａｌ．，２００１）。本発明の目的は、二次及び三次ＤＮＡ構造モチーフの両方に依存するＤＮＡナノ技術の全パワーを利用して、独特の構造を有する有機物質をアセンブルすることであり、そして本発明のアプローチは、非ＤＮＡ実体間の部位特異的化学（ｒｅｇｉｏ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）も含む。
【０００６】
本明細書におけるいかなる文献の引用も、このような文献が、適切な先行技術であること及び本願の特許請求の範囲の特許性に対して考慮される文献であることを承認することを意図しない。いかなる文献の内容または日付に関するいかなる記述も、出願の時点で出願人に入手可能な情報に基づいており、そしてこのような記述の正しいことに関する承認を構成するものではない。
【０００７】
発明の要約
本発明は、はしごの横桟（ｒｕｎｇｓ）として働く主鎖間の連結部を有するはしごの側部又は脚としての２つの主鎖を有するはしご型コポリマーを提供する。２つの主鎖の１つは、核酸又は核酸様主鎖である。はしご型コポリマーは、一般式（Ｉ）：
【０００８】
【化７】
【０００９】
［式中、
Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅよりなる群から選ばれる第ＶＩ族の元素であり、
Ｇ、Ｊ、Ｌ、Ｍ、Ｑは、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）、−Ｏ−、−Ｓ−、カルボニル、カルボキシル、−ＳｉＲ２−及び−ＯＳｉＲ２Ｏ−よりなる群から選ばれるリンカー基であり、
Ｂは、Ｕ、Ｔ、Ａ、Ｇ、Ｃ及びそれらの誘導体よりなる群から選ばれる核酸塩基であり、
Ｅは、ＣＲ、Ｎ、ＮＲ＋、ホスフィン、ホスフィンオキシド、ホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート、ホスホルアミド、ホスホンアミド及びホスフィンアミドよりなる群から選ばれる対称原子中心又は不斉原子中心であり、
Ｒは、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）よりなる群から選ばれる末端基であり、
対Ｘ−Ｙ、Ｗ−Ｚは、有機合成の技術により、ＸがＹとの化学結合を形成することができるような結合部位であるか、又はＷがＺとの化学結合を形成することができるような結合部位であり、
Ｓは、リボース若しくはすべての修飾されたリボースであるか、又はＤＮＡ様構造と関連した同様な環状若しくは非環状構築ブロックである］
を含む構造を有する。
【００１０】
本発明は、更に、はしご型コポリマーを製造する方法及び安定なアンチセンス分子としてはしご型コポリマーを使用することによりｍＲＮＡによりコードされたポリペプチド又はペプチドの製造を阻害する方法を提供する。
【００１１】
発明の詳細な説明
本発明は、はしご構造の脚／側部として働く２つの異なる主鎖ポリマーを有するので、はしご型コポリマーと呼ばれるコポリマーを指向する。２つの主鎖の１つが核酸又は核酸様ポリマーである、これらの２つの主鎖は、はしごの脚／側部がはしごの横桟により互いに連結されているので、互いに連結されている。「核酸」という用語は、ＤＮＡ及びＲＮＡの両方及びこれらのハイブリッドを表す。更に、核酸主鎖構造は、理論的に天然から製造されうるいかなるものにも似せる必要はない。
【００１２】
本発明のはしご構造の一般的構造は、一般式（Ｉ）として下記に示される。
【００１３】
【化８】
【００１４】
［式中、
Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅよりなる群から選ばれる第ＶＩ族の元素であり、
Ｇ、Ｊ、Ｌ、Ｍ、Ｑは、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）、−Ｏ−、−Ｓ−、カルボニル、カルボキシル、−ＳｉＲ２−及び−ＯＳｉＲ２Ｏ−よりなる群から選ばれるリンカー基であり、
Ｂは、Ｕ、Ｔ、Ａ、Ｇ、Ｃ及びそれらの誘導体よりなる群から選ばれる核酸塩基であり、
Ｅは、ＣＲ、Ｎ、ＮＲ＋、ホスフィン、ホスフィンオキシド、ホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート、ホスホルアミド、ホスホンアミド及びホスフィンアミドよりなる群から選ばれる対称原子中心又は不斉原子中心であり、
Ｒは、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）よりなる群から選ばれる末端基であり、
対Ｘ−Ｙ、Ｗ−Ｚは、有機合成の技術により、ＸがＹとの化学結合を形成することができるような結合部位であるか、又はＷがＺとの化学結合を形成させることができるような結合部位であり、
Ｓは、リボース若しくはすべての修飾されたリボースであるか、又はＤＮＡ様構造と関連した同様な環状若しくは非環状構築ブロックである］。
【００１５】
添字、例えば、１、２、ｎ等は、コポリマーを形成する単位（括弧）の鎖における配列を示すのみならず、文字、例えば、Ｂ、Ｗ、Ｚ、Ｘ、Ｙ等により示される部分が単位ごとに同じであっても同じでなくてもよいことも示す。
【００１６】
対Ｘ−Ｙ及びＷ−Ｚは、好ましくは、アミド、エステル、ホスホエステル、又は例えば、環状電子反応からのアルケン結合を形成する。対Ｘ−Ｙ及びＷ−Ｚは同じ結合を有することができるけれども、それらは好ましくは異なる結合である。最も好ましくは、Ｘ−Ｙ対は、アミド結合を形成し、そしてＷ−Ｚ対は、下記する好ましい態様から明らかなとおり、核酸主鎖に存在するホスホエステル結合を形成する。
【００１７】
核酸主鎖は、単一の連続的リボース−リン酸又はデオキシリボースリン酸主鎖を有する必要はない。ポリヌクレオチドのセグメント間に簡単な無機若しくは有機部分又はポリマースペーサ−を使用することができる。スペーサー、例えば、ポリエチレン、ポリビニルポリマー、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリビニルポリマー、ポリプロピレン、ポリエチレングリコール、ポリスチレン、ポリペプチド（酵素、抗体等）、ペプチド核酸（ＰＮＡ）、多糖（デンプン、セルロース等）、シリコーン、シラン及びコポリマー等を使用することができる。このようなハイブリッド構造の例は、一端にホスホルアミダイトを有するドデカジオールである。この構造は、４つのＴヌクレオチドの代わりに共有結合により挿入されて、それが置換するヌクレオチドと同様な方式でヘアピンループを形成する。「オリゴヌクレオチド」、「ポリヌクレオチド」及び「核酸」という用語は、これらの構造のすべてを包含することを意図する。
【００１８】
更に、Ｗ−Ｚ対は、最も好ましくは、ホスホエステル結合を形成するが、特定のＷ−Ｚ対がホスホエステル結合を形成しない、核酸主鎖に沿った場所もありうることは認識されるべきである。単一の連続的なリボース−リン酸又はデオキシリボースリン酸主鎖がないこの非均一性は、「核酸様」と呼ばれる主鎖又はポリマーをもたらす。「核酸様」であるこのような修飾された主鎖のいくつかの例は、Ｆｒｅｉｅｒ ｅｔ ａｌ．（１９９７）の研究において与えられ、その全体の内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００１９】
核酸又は核酸様ポリマー主鎖ストランド（ｓｔｒａｎｄ）は、標準の５種のもの、即ち、アデニン（Ａ）、シトシン（Ｃ）、グアニン（Ｇ）、チミン（Ｔ）及びウラシル（Ｕ）以外の塩基（Ｂ）を使用することができる。誘導体化された／修飾された（例えば、メチル化された）及び他の格別の塩基、例えば、イソグアニン、イソシトシン、アミノアデニン、Ｋ、Ｘ、ｐｉ、イノシン並びにプリン及びピリミジンの他の誘導体を使用することができる。誘導体化された／修飾された塩基のいくつかの例は、Ｆｒｅｉｅｒ ｅｔ ａｌ．（１９９７）に与えられる。塩基の選択における好ましい特徴は、該塩基がそれらに対向する塩基と相互作用して特異的に対形成性引力を形成することができるということである。天然のＤＮＡ及びＲＮＡでは、水素結合がこの相互作用を形成する。しかしながら、反対のイオン電荷、疎水性相互作用及びファンデルワールス力も相互作用の受け入れられうる形態でありうる。これらの相互作用は、天然に存在する塩基に対する選択を広げて、物理的性質のより広い取り合わせを与える。
【００２０】
特定のストランド内では、複素環塩基は、糖部分から完全に欠失していてもよい。これは、ストランドが曲がっている場合、接合部を形成している場合、又はストランドを一緒に保持するのにより少ない力が望まれる場合に、特に望ましいことがありうる。
【００２１】
Ｓは、リボース若しくはいかなる修飾されたリボース、又はＤＮＡ様構造と関連した同様な環状若しくは非環状構築ブロック（例えば、ＰＮＡ及びモルホリノ主鎖）を表す。リボース、修飾されたリボース及び同様な構築ブロック単位の非限定的例は、下記に与えられる。
【００２２】
【化９】
【００２３】
修飾されたリボース／糖の追加の非限定的例は、Ｆｒｅｉｅｒ ｅｔ ａｌ．（１９９７）に与えられる。
【００２４】
核酸主鎖におけるＷ−Ｚ結合の均一性の優先は、Ｘ−Ｙ結合にも当てはまる。しかしながら、本発明は、核酸又は核酸様主鎖と反対側の主鎖における非均一なＸ−Ｙ結合の存在を包含することも意図する。Ｘ−Ｙ対形成体（Ｘ−Ｙ ｐａｉｒｉｎｇｓ）を有する反対側の主鎖上に側鎖の存在が望ましいことがあることも認識されるべきである。例えば、金粒子を反対側の主鎖に、即ち、ＤＮＡターン当たり一回、結合させることを望むならば、金粒子との結合を形成することができるスルフヒドリル側鎖を含有する様々なジアミノ又はジカルボキシル基を、適切な位置で主鎖に挿入することができる。
【００２５】
本発明のはしご型コポリマーの1つの好ましい態様では、核酸、核酸様主鎖と反対側にある反対側主鎖が、ポリアミド主鎖であり、そしてはしご型コポリマーは一般式（ＩＩ）：
【００２６】
【化１０】
【００２７】
［式中、
Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅよりなる群から選ばれる第ＶＩ族の元素であり、
Ｌ、Ｍ、は、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された又は置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）若しくはハロゲン置換を有する）、−Ｏ−、−Ｓ−、カルボニル、カルボキシル、−ＳｉＲ２−及び−ＯＳｉＲ２Ｏ−よりなる群から選ばれるリンカー基であり、
Ｂは、Ｕ、Ｔ、Ａ、Ｇ、Ｃ及びそれらの誘導体よりなる群から選ばれる核酸塩基であり、
Ｒは、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された又は置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）若しくはハロゲン置換を有する）よりなる群から選ばれる末端基であり、
Ｗ−Ｚは、有機合成の技術により、ＷがＺとの化学結合を形成することができるような結合部位であり、そして
Ｓは、リボース若しくはすべての修飾されたリボースであるか、又はＤＮＡ様構造と関連した同様な環状若しくは非環状構築ブロックである］
を含む。
【００２８】
本発明のはしご型コポリマーの第２の好ましい態様では、主鎖の１つは核酸主鎖でありそしてはしご型コポリマーは、一般式（ＩＩＩ）：
【００２９】
【化１１】
【００３０】
［式中、
Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅよりなる群から選ばれる第ＶＩ族の元素であり、
Ｇ、Ｊ、Ｑは、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）若しくはハロゲン置換を有する）、−Ｏ−、−Ｓ−、カルボニル、カルボキシル、−ＳｉＲ２−及び−ＯＳｉＲ２Ｏ−よりなる群から選ばれるリンカー基であり、
Ｂは、Ｕ、Ｔ、Ａ、Ｇ、Ｃ及びそれらの誘導体よりなる群から選ばれる核酸塩基であり、
Ｅは、ＣＲ、Ｎ、ＮＲ＋、ホスフィン、ホスフィンオキシド、ホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート、ホスホルアミド、ホスホンアミド及びホスフィンアミドよりなる群から選ばれる対称原子中心又は不斉原子中心であり、
Ｒは、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）よりなる群から選ばれる末端基であり、そして
Ｘ−Ｙは、有機合成の技術により、ＸがＹとの化学結合を形成することができるような結合部位である］
を含む。
【００３１】
本発明のはしご型コポリマーの他の好ましい態様として、２つの主鎖は核酸主鎖及びポリアミド主鎖である。最も好ましい態様は、一般式（ＩＶ）：
【００３２】
【化１２】
【００３３】
（式中、Ｂは、Ｕ、Ｔ、Ａ、Ｇ、Ｃ及びそれらの誘導体よりなる群から選ばれる核酸塩基である）を含む。かくして、式（ＩＶ）のはしご型コポリマーは、リボース環の２’−位置を介してポリアミド主鎖に共有結合で連結されたＤＮＡ主鎖を有する。連結部（はしごの横桟）は各ヌクレオチドについて存在し、そして連結されたヌクレオチド当たり１つのアミド基が存在する。式（ＩＩＩ）及び（ＩＶ）に示されたポリアミド主鎖は、ナイロン−５，７の均等物に似る。他の適当なポリアミド又はナイロン主鎖を、本発明のはしご型コポリマーにおいて使用することができる。ポリアミド（一般）及び繊維中のポリアミドに関しては、例えば、Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，４ｔｈ ｅｄ．，ｅｄｉｔｏｒｓ Ｊ．Ｉ．Ｋｒｏｓｃｈｗｉｔｚ ａｎｄ Ｍ．Ｈｏｗｅ−Ｇｒａｎｔ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ & Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ｖｏｌｕｍｅ １９，ｐａｇｅｓ ４５４〜５５９を参照されたい。これらの全体の内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００３４】
本発明は、ＤＮＡ主鎖を有する本発明のはしご型コポリマーを形成／製造する方法も指向する。この方法は、２’−β−置換されたホスホルアミダイトを合成し、次いで、合成された２’−β−置換されたホスホルアミダイトから張り出した基（ｐｅｎｄｅｎｔ ｇｒｏｕｐ）を有するオリゴヌクレオチドを合成し、次いで、張り出した基をカップリングさせてはしご型コポリマーを製造することを含む。式（ＩＶ）では、カップリングされる張り出した基はアミン基及びカルボキシレート基である。はしご型コポリマーを製造するためのスキームは、図１に示される。
【００３５】
本発明に従うはしご型コポリマーは、ＤＮＡ又はＲＮＡとの二本鎖又は三本鎖形成の安定性を維持し又は高めながらヌクレアーゼ消化に対する安定性を与えることが予想される。更に、核酸様主鎖を有するはしご型コポリマーまでもがそうではないが、核酸主鎖を有するはしご型コポリマーは、一本鎖ＤＮＡ若しくはＲＮＡ又は他のはしご型コポリマーとの組み合わせにおいてＡ型らせんを形成することも予想される。反対側の主鎖は、二本鎖又は三本鎖形成において塩基対形成を妨害しない、塩基の対形成機能部から遠く離れた、らせんの外側に位置していることが更に予想される。従って、はしご型コポリマーは、アンチセンス技術に対する有利な性質を与えるのに役立つことができる。例えば、はしご型コポリマーは、標的センスｍＲＮＡと安定な二本鎖を形成して、標的正規（ｎｏｒｍａｌ）又はセンスｍＲＮＡを不活性及び翻訳不可能にする塩基配列を有するようにデザインすることができる。故に、本発明は、アンチセンスオリゴマーとして働く本発明に従うはしご型コポリマーを標的ｍＲＮＡと接触させ、該標的ｍＲＮＡにはしご型コポリマーがアニーリング／ハイブリダイゼーションして安定な二本鎖を形成して、コードされたポリペプチド又はペプチドの産生を阻害することにより、ｍＲＮＡによりコードされたポリペプチド又はペプチドの産生を阻害する方法も提供する。
【００３６】
はしご型コポリマーは、独特の分子トポロジーを有する、所望のポリマー、即ち、工業用ポリマーの製造を指向するために使用することもできる（Ｇａｒｔｎｅｒ ｅｔ ａｌ．，２００２）。ＤＮＡノット（ＤＮＡ ｋｎｏｔ）（図２の２Ａ）は、独特の分子トポロジ−の非限定的例である（Ｍｕｅｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ．，１９９１；Ｄｕ ｅｔ ａｌ．，１９９２；Ｓｅｅｍａｎ，１９９２；Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ．，１９９３；Ｓｅｅｍａｎ ｅｔ ａｌ．，１９９３；Ｄｕ ｅｔ ａｌ．，１９９４ Ｄｕ ｅｔ ａｌ．，１９９５）。独特な分子トポロジーが有利でありうる繊維ポリマーの例として所望のポリマー、即ち、ナイロンとのはしご型コポリマーのアセンブリー（図２の２Ｂ及び２Ｃ）をテンプレートする（ｔｅｍｐｌａｔｅ）のにＤＮＡ（ノット）が使用されるならば、ＤＮＡを除去して、ノット構造（図２の２Ｄ）を保持している所望のポリマーを残すことができる。やはり、例としてナイロンを使用して、ＤＮＡから張り出しているナイロン成分を連結することにより、ナイロンをベースとするＤＮＡ鎖メール様構造（ＤＮＡ ｃｈａｉｎ ｍａｉｌ−ｌｉｋｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）を形成することができる。ＤＮＡを除去すれば、顕著な強度を示す鉄鎖メール（ｉｒｏｎ ｃｈａｉｎ ｍａｉｌ）の分子類似体であるナイロン鎖メール（ｎｙｌｏｎ ｃｈａｉｎ ｍａｉｌ）が得られるであろう。
【００３７】
本発明を一般的に説明してきたが、本発明は下記の実施例を参照してより容易に理解されるであろう。これらの実施例は本発明を説明するために与えられたものであり、本発明を限定することを意図しない。
【００３８】
実施例
ここで、本発明者は、ＤＮＡ主鎖が有機ポリマー、ナイロンに共有結合で連結されている第１の核酸をベースとする構造を報告する。合成は、３つの工程：２’−β−置換されたホスホルアミダイトの製造、アミン基及びカルボキシレート基を付けたオリゴヌクレオチド（ＯＤＮｓ）の合成、及び張り出した基をカップリングさせて、各ヌクレオチド対において共有結合で連結されたオリゴアミドストランドを形成して、ナイロン−ＤＮＡはしご型コポリマー（図１）を得ることにより達成された。このストラテジーは、一般的でありそして様々なナイロンベースの材料を発生さるのに使用することができ、又は他の有機ポリマーのアセンブリーを指向するのに使用することができる。
【００３９】
物質及び方法
すべての化学薬品及び溶媒は、種々の商業的ソースからの要求された純度のものであった。ＣＨ２Ｃｌ２及びＣＨ３ＣＮは、ＣａＨ２と還流することにより乾燥させた。すべての反応をアルゴンガス保護下に行い、脱水条件は必要に応じて行使された。１Ｈ ＮＭＲ、１３Ｃ ＮＭＲ、３１Ｐ ＮＭＲ及び１Ｈ ＣＯＳＹデータは、Ｖａｒｉａｎ Ｇｅｍｉｎｉ−２００又は３００ＭＨｚ分光計で記録した。ポジティブモードでのマトリックス介助レーザーデソープションイオン化−飛行時間型（ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ）質量スペクトルは、マトリックスα−シアノ−４−ヒドロキシケイ皮酸（ＣＨＣＡ）を使用して、Ｋｒａｔｏｓ ＭＡＬＤＩ−Ｉ分光計で測定した。ネガティブモードでのＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量スペクトルは、マトリックスとしてトリヒドロキシアセトフェノン（ＴＨＡＰ）を使用しそして共マトリックスとして酒石酸アンモニウムを使用して、Ｂｒｕｋｅｒ ＯｍｎｉＦＬＥＸ分光計で測定した。化合物２’−デオキシ−２’−Ｓ−（４−メトキシベンジル）ウリジン（Ｄｉｖａｋａｒ ｅｔ ａｌ．，１９８２）及び１ａ（Ｚｈｕ ｅｔ ａｌ．，２００２）は、文献の方法により製造した。化合物１ａ及び１ｂの合成は下記する。
【００４０】
２−（２’−フタロイルエチル）−４−フタロイル−１−ブテン（Ｂ１）
ＴＨＦ（３．０mL）及びジブロモメタン（０．２mL）中の亜鉛ダスト（０．８９g、１３．７ミリモル、３２６メッシュ）の懸濁液を１５分間加熱還流した。次いでトリメチルシリルクロリド（０．５〜０．７mL）を混合物に加え、そしてアルゴン下に５分間超音波処理した。溶媒を乾固するまで真空下に除去した。活性化された亜鉛に、アルゴン下に無水ＤＭＳＯ（５．０mL）を加えた。次いで、ＴＨＦ（２０mL）中に予め溶解したＮ−ブロモメチルフタルイミド（３．０g、１２．５ミリモル）を一滴ずつ加えた。混合物を室温で２時間攪拌し、そして放置して過剰の亜鉛を沈殿させた。有機亜鉛化合物の透明な溶液を、ＴＨＦ（４０mL）、ＣｕＣＮ（０．９g、１０ミリモル）、ＬｉＣｌ（１．０g、２３．６ミリモル）及び３−ヨード−２−ヨードメチルプロペン３４（２．５ミリモル）の溶液に、−６０℃で注射器により一滴ずつ加えた。混合物を室温で７２時間激しく攪拌し、飽和ＮＨ４Ｃｌ溶液（１５０mL）でクエンチした。有機層を分離し、水性相をエチルエーテルで３回抽出した。有機層を一緒にし、ＭｇＳＯ４上で乾燥し、真空下に濃縮した。粗生成物を、最初に９：１ヘキサン／酢酸エチルを使用し、次いで極性を８：２ヘキサン／酢酸エチルに増加させ、シリカゲルでのクロマトグラフィーにかけて生成物０．６８g（７１％）を得た。
【００４１】
【表１】
【００４２】
２−（２’−フタロイルエチル）−４−フタロイル−ブタノール（Ｂ２）
ＴＨＦ（５．８mL、５．８ミリモル）中のＢＨ３の１．０M溶液を、ＴＨＦ（５０mL）中のＢ１（２．０g、５．３ミリモル）の溶液に０℃で２０分間にわたりゆっくりと加えた。混合物を０℃で更に１５分間攪拌し、次いで３０％過酸化水素（２．０mL）により、それを水素の発生が止まるまで一滴ずつ加えて、クエンチした。溶液を３０％ＮａＯＨ４〜５mLでアルカリ性にし、１５分間攪拌した。混合物に、水（１５０mL）及びエチルエーテル（１５０mL）を加えた。有機層を分離し、水性相をエチルエーテルで３回抽出した。有機層を一緒にし、ＭｇＳＯ４上で乾燥し、ろ過した。溶媒を真空下に除去し、残留物をシリカゲル（９：１ＣＨＣｌ３：エチルエーテル）でクロマトグラフィーにかけて、生成物１．１８g（５７％）を得た。
【００４３】
【表２】
【００４４】
２−（２’−フタロイルエチル）−４−フタロイル−１−ヨード−ブタン（１ａ）
化合物Ｂ２（３９．０mg、０．１ミリモル）、トリフェニルホスフィン（７９．０mg、０．３ミリモル）、ヨウ素（５６．０mg、０．３ミリモル）及びイミダゾール（２１．０mg、０．３ミリモル）をＴＨＦ（１．０mL）に溶解した。溶液を室温で１時間攪拌し、その間多くの白色沈殿が生成した。溶液をＣＨ２Ｃｌ２と水に分配した。有機層を水で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４上で乾燥した。真空下に溶媒を除去した後、残留物をＣＨ２Ｃｌ２／酢酸エチル（２０／１〜１／１）でクロマトグラフィーにかけて、純粋な化合物１ａ（４９．１mg）を９８％の収率で得た。
【００４５】
【表３】
【００４６】
４−オキソピメリン酸ジベンジル（Ｂ３）
γ−ケトピメリン酸（３．５g、２０ミリモル）を無水ＤＭＦ（８０mL）に溶解した。ＤＩＥＡ（１４mL、８０ミリモル）及びベンジルブロミド（５．３mL、４４ミリモル）を次いで加えた。溶液を８０℃で２０時間加熱した。真空下に溶媒を除去した後、それをＥｔ２Ｏ（２００mL）と水（１００mL）とに分配した。有機層を水（２×５０mL）で洗浄しそしてＮａ２ＳＯ４上で乾燥した。溶媒を除去し、４−オキソピメリン酸ジベンジルを、Ｅｔ２Ｏ／石油エーテルから９４％収率で再結晶させた。
【００４７】
【表４】
【００４８】
４−メチレンヘプタン二酸ジベンジル（Ｂ４）
メチルトリフェニルホスホニウムブロミド（５３６mg、１．５ミリモル）を無水ＴＨＦ（１．０mL）中に−５℃で懸濁させた。ＮａＨＭＤＳ（１．０M、１．５mL、１．５ミリモル）のＴＨＦ溶液を、一滴ずつ加えて、温度を０℃以下に保った。混合物を０℃で０．５時間攪拌し、次いで−７８℃に冷却した。このイリド溶液に、ＴＨＦ（１．０mL）中の４−オキソピメリン酸ジベンジル（３５４mg、１．０ミリモル）の溶液を一滴ずつ加えて、温度を−５０℃以下に保った。温度を、添加の後攪拌しながら１．５時間で室温に上昇させた。次いで、反応混合物を氷水（２５mL）中に注ぎそしてＥｔ２Ｏ（２×２５mL）で抽出した。有機層をブライン（２０mL）で洗浄しそしてＮａ２ＳＯ４上で乾燥した。溶媒を真空下に除去し、残留物をシリカクロマトグラフィー（ＥｔＯＡｃ／ヘキサン、１／１０まで）にかけて、化合物Ｂ４（１９７mg）を得た。収率は５６％であつた。
【００４９】
【表５】
【００５０】
４−（ヨードメチル）−ヘプタン二酸ジベンジル（１ｂ）
化合物Ｂ４（１７６mg、０．５ミリモル）を無水ＴＨＦ（０．５mL）に溶解した。溶液を０℃に冷却し、ＢＨ３−ＴＨＦ（２．０M、０．２５mL、０．５ミリモル）を注射器により加えた。次いで溶液を室温で１時間攪拌した。メタノール性ＮａＯＡｃ（３．０mL、１．０M、３．０ミリモル）、水性ＮａＩ（３．０mL、１．０M、３．０ミリモル）及びメタノール性クロラミン−Ｔ（６．０mL、０．５M、３．０ミリモル）を有機ボラン溶液に室温で順次に加えた。反応混合物を室温で１０分間攪拌し、次いで水性Ｎａ２Ｓ２Ｏ３（１．０M）でクエンチした。混合物をＥｔ２Ｏ（５０mL）とＨ２Ｏ（５０mL）とに分配し、有機層をブライン（３０mL）で洗浄し、次いでＮａ２ＳＯ４上で乾燥した。溶媒を蒸発させ、残留物をシリカクロマトグラフィー（ＣＨ２Ｃｌ２／ヘキサン、２／１００〜７／１００）にかけて、化合物１ｂ（８５mg）を得た。収率は３５％であった。
【００５１】
【表６】
【００５２】
２’−デオキシ−２’−Ｓ−（４−フタルイミジルブチル）ウリジン（化合物２ｃ）
ＴＦＡ（１２．０mL）中の２’−デオキシ−２’−Ｓ−（４−メトキシベンジル）ウリジン（１．１４g、３．０ミリモル）及びフェノール（４２３mg、４．５ミリモル）の溶液を還流下に２時間加熱した（浴温度１００℃）。冷却した後、溶媒を減圧下に除去した。残留物をＣＨ３ＣＮ（１０mL）と３回共蒸発させ、次いでＥｔ２Ｏ（２mL）中に溶解した。粗２’−デオキシ−２’−メルカプトウリジンをヘキサン（２０mL）の添加により沈殿させそして−２０℃で３０分間保った。溶液をデカンテーションし、残留物をヘキサン（３×１０mL）で洗浄し、次いで真空下に乾燥した（１５分）。粗２’−デオキシ−２’−メルカプトウリジンをＣＨ３ＣＮ（３．０mL）に溶解し、次いでＮ−（４−ブロモブチル）フタルイミド（８４６mg、４．５ミリモル）を添加した。ジイソプロピルエチルアミン（ＤＩＥＡ）（２．６mL、１５．０ミリモル）を激しく攪拌しながら反応混合物に一滴ずつ加えた。溶液を室温で１６時間攪拌し、次いで溶媒を減圧下に除去した。残留物をＥｔＯＡｃ（１００mL）に溶解し、飽和水性ＮａＨＣＯ３（２×５０mL）で２回及びブライン（３０mL）で順次に洗浄した。有機層をＮａ２ＳＯ４上で乾燥した。溶媒を除去し、残留物をシリカクロマトグラフィー（２％ＣＨ３ＯＨ／ＣＨ２Ｃｌ２）にかけて、２ｃ（１．１８g）を得た。収率は８５％であった。
【００５３】
【表７】
【００５４】
２’−デオキシ−２’−Ｓ−（４−エトキシカルボニルブチル）ウリジン（化合物２ｄ）
上記化合物２ｃの製造に使用された方法に従って、２’−デオキシ−２’−メルカプトウリジンを５−ブロモバレリアン酸エチルでアルキル化することにより、化合物２ｄを製造した。
【００５５】
【表８】
【００５６】
化合物２ａ
上記化合物２ｃの製造に使用された方法に従って、２’−デオキシ−２’−メルカプトウリジンを化合物１ａでアルキル化することにより、化合物２ａを製造した。
【００５７】
【表９】
【００５８】
化合物２ｂ
上記化合物２ｃの製造に使用された方法に従って、２’−デオキシ−２’−メルカプトウリジンを粗化合物１ｂでアルキル化することにより、化合物２ｂを製造した。
【００５９】
【表１０】
【００６０】
５’−Ｏ−ＤＭＴ−２’−デオキシ−２’−Ｓ−（４−フタルイミジルブチル）ウリジン（化合物３ｃ）
化合物２ｃ（６９３mg、１．５ミリモル）を無水ピリジン（１２mL）に溶解した。４，４’−ジメトキシトリチルクロリド（２５０mg、０．７４ミリモル）を加えそして溶液を攪拌しながら室温に保った。４，４’−ジメトキシトリチルクロリド（２５８mg、０．７６ミリモル）の他のバッチを１時間後に溶液中に加え、混合物を更に１時間攪拌して保ち、次いでＣＨ３ＯＨ（１mL）によりクエンチした。溶液を更に５分間攪拌し、次いで溶媒を真空下に除去した。残留物をＥｔＯＡｃ（１５０mL）に溶解し、そして飽和ＮａＨＣＯ３（２×５０mL）及びブライン（５０mL）で順次に洗浄した。有機層をＮａ２ＳＯ４上で乾燥した。次いで、溶媒を真空下に除去し、粗生成物を、溶離剤としてＴＥＡ０．５％を含有するＥｔＯＡｃ／ＣＨ２Ｃｌ２（０／１００〜４／１００）を使用してシリカクロマトグラフィーにかけて、純粋な生成物（９３７mg）を得た。収率は８２％であった。
【００６１】
【表１１】
【００６２】
５’−Ｏ−ＤＭＴ−２’−デオキシ−２’−Ｓ−（４−エトキシカルボニルブチル）ウリジン（化合物３ｄ）
上記した化合物３ｃの製造に使用した方法に従って、化合物２ｄを５’−Ｏ−ジメトキシトリチル化して、化合物３ｄを得た。
【００６３】
【表１２】
【００６４】
５’−Ｏ−ＤＭＴ−２’−デオキシ−２’−Ｓ−［Ｎ−（トリフルオロアセチル）−２−アミノブチル］ウリジン（化合物３ｆ）
ヒドラジン（２００μL）を化合物３ｃ（９３７mg、１．２ミリモル）のメタノール性（２０mL）溶液に加えた。溶液を還流で３時間攪拌した。冷却した後、溶媒を真空下に除去した。残留物をＣＨ３ＣＮ（２×１０mL）に再溶解し、蒸発させて残留ヒドラジンを除去した。粗脱保護生成物５’−Ｏ−ＤＭＴ−２’−デオキシ−２’−Ｓ−（４−アミノブチル）ウリジンを真空乾燥し、次いで乾燥ＣＨ３ＯＨ（７．４mL）に溶解し、次いでトリエチルアミン（ＴＥＡ）（０．３７mL）及びトリフルオロ酢酸エチル（８５７μl、７．２ミリモル）を加えた。溶液を室温で１６時間攪拌し、次いで溶媒を真空下に蒸発させた。残留物をＥｔＯＡｃ（１５０mL）に溶解し、そして５％ＮａＨＣＯ３（２×５０mL）及びブライン（５０mL）で順次に洗浄した。有機層をＮａ２ＳＯ４上で乾燥した。溶媒を真空下に除去した後に、粗生成物を、溶離剤としてＴＥＡ０．２％を含有するＣＨ３ＯＨ／ＣＨ２Ｃｌ２（０／１００〜２／１００）を使用するシリカクロマトグラフィーにかけて、純粋な生成物（６７０mg）を得た。収率は７７％であった。
【００６５】
【表１３】
【００６６】
化合物３ｂ
上記した化合物３ｃの製造に使用した方法に従って、化合物２ｂを５’−Ｏ−ジメトキシトリチル化して、化合物３ｂを得た。
【００６７】
【表１４】
【００６８】
化合物３ｅ
上記した化合物３ｃの製造に使用した方法に従って、化合物２ａを5’−Ｏ−ジメトキシトリチル化して、化合物３ａを得た。
【００６９】
【表１５】
上記した化合物３ｆを製造する方法に従って、化合物３ａから化合物３ｅを製造した。
【００７０】
【表１６】
【００７１】
３’−Ｏ−［（２−シアノエチル）（ジイソプロピルアミノ）］ホスフィノ−５’−Ｏ−ＤＭＴ−２’−デオキシ−２’−Ｓ−（４−エトキシカルボニルブチル）ウリジン（化合物４ｄ）
化合物３ｄ（５３９mg、０．７８ミリモル）を乾燥ＣＨ２Ｃｌ２（４．７mL）に溶解し、次いで触媒量のＤＭＡＰ（〜２mg）、ＴＥＡ（４３５μL、３．１ミリモル）及び２−シアノエチルクロロジイソプロピルアミノホスホルアミダイト（３１２μL、１．４ミリモル）を加えた。３０分後に、溶媒を真空下に除去し、残留物をＥｔＯＡｃ（１００mL）に溶解しそして５％ＮａＨＣＯ３（２×３０mL）及びブライン（３０mL）で順次に洗浄した。有機層をＮａ２ＳＯ４上で乾燥した。溶媒を真空下に除去した後、粗生成物をシリカクロマトグラフィー（ＣＨ２Ｃｌ２／ＥｔＯＡｃ、１００／０〜１００／２５、ＴＥＡ０．２５％を伴う）にかけて、純粋な生成物４９２mgを得た。収率は７１％であった。
【００７２】
【表１７】
【００７３】
３’−Ｏ−［（２−シアノエチル）（ジイソプロピルアミノ）］ホスフィノ−５’−Ｏ−ＤＭＴ−２’−デオキシ−２’−Ｓ−［Ｎ−（トリフルオロアセチル）−２−アミノブチル］ウリジン（化合物４ｆ）
上記した化合物４ｄを製造するための方法に従って、化合物３ｆのホスフィチル化（ｐｈｏｓｐｈｉｔｙｌａｔｉｏｎ）を行って、化合物４ｆを得た。
【００７４】
【表１８】
【００７５】
化合物４ｂ
上記した化合物４ｄを製造するための方法に従って、化合物３ｂのホスフィチル化を行って、化合物４ｂを得た。
【００７６】
【表１９】
【００７７】
化合物４ｅ
上記した化合物４ｄを製造するための方法に従って、化合物３ｅのホスフィチル化を行って、化合物４ｅを得た。
【００７８】
【表２０】
【００７９】
オリゴヌクレオチド合成のための一般的方法
この研究で使用したホスホルアミダイトを、乾燥ＣＨ３ＣＮを使用して０．１Mに希釈した。商業的に入手可能なＴホスホルアミダイトをＡｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓから購入し、そして４ｂ、４ｄ〜ｆホスホルアミダイトの合成は上記する。
【００８０】
この研究において記載されたオリゴヌクレオチドは、ルーチンなホスホルアミダイト方法（Ｃａｒｕｔｈｅｒｓ，１９８５）を使用して、しかし配列が４ｂ、４ｄ、４ｅ又は４ｆを含有する点で、カップリング時間を３０分に増加させて、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ ３８０Ｂ自動ＤＮＡ合成機で合成された。
【００８１】
ＣＰＧカラムを用いそしてそれを０．２NＮａＯＨ／ＭｅＯＨ中のピペリジン１０％（容積／容積）１０００μLの入ったエッペンドルフチューブ（Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ ｔｕｂｅ）に入れることにより、合成支持体からのＯＤＮの開裂を行った。このチューブを一夜振とうし、回転させ（ｓｐｕｎ ｄｏｗｎ）、そして上澄液を加え、８９０mMトリスＨＣｌ、ｐＨ８．３、８９０mMホウ酸、２０mMＥＤＴＡ（１０×ＴＢＥ）、２００μLと完全に混合した。溶液を約６００μLに蒸発させ、アリコート５０μLを２つのＭｉｃｒｏｓｐｉｎ Ｓｅｐｈａｄｅｘ Ｇ２５カラム（Ａｍｅｒｓｈａｍ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ）を通してろ過した。得られる溶液中のＤＮＡを、ＵＶ分光法（ＯＤ２６０）を使用して定量した。
【００８２】
各カップリング反応の前に、この物質のアリコートを０．５〜１MＮＨ４Ｃｌ中２００μLとなるようにした。１００％エタノール１０００μLを加え、溶液を−７８℃に４５分間冷却した。溶液を１３，０００ｒｃｆで３０分間回転させ、上澄液を捨てそして溶液を０．５〜１MＮＨ４Ｃｌ２００μL中に再溶解した。沈殿／回転／再溶解手順を２回繰り返し、ペレットを７０％エタノール（−２０℃）５００μLで洗浄し、乾燥し、次いで水に再懸濁させた。
【００８３】
アミド結合形成のための一般的方法
縮合剤４−（４，６−ジメトキシ−１，３，５−トリアジン−２−イル）−４−メチルモルホリニウムクロリド（ＤＭＴ−ＭＭ）（１３．８mg、０．０５ミリモル）をＭＯＰＳ緩衝液（０．１M、１．０MＮａＣｌ、ｐＨ７、１．０mL）に溶解した。得られたＤＭＴ−ＭＭ溶液（５０mM、１０μL）をアミノ基及びカルボキシル基で修飾されたＯＤＮ（２００ピコモル）を含有するエッペンドルフバイアル（Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ ｖｉａｌ）中に加えた。反応混合物をよくボルテックスし、遠心し、次いで室温に４８時間保った。水３００μLをサンプルに加え、そして溶液をブタノール６００μLで抽出した。溶液を１MＮＨ４Ｃｌとしそしてエタノール１０００μLを加えた。溶液を４５分間−７８℃に冷却し、次いで１３，０００ｒｃｆで３０分間回転させ、上澄液を注ぎとり、そして溶液を水に再溶解した。
【００８４】
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳ分析のための一般的方法
ＴＨＡＰ（３３mg、０．２ミリモル）をＣＨ３ＣＮ（０．５mL）及びＨ２Ｏ（０．５mL）中に溶解することにより、ＣＨ３ＣＮ／Ｈ２Ｏ（１：１容積：容積）中のＴＨＡＰマトリックスストック溶液（０．２M）を調製した。このストック溶液は、−２０℃で貯蔵するならば、３週間くらいまで使用することができる。ストック溶液（３０μL）と共マトリックス酒石酸アンモニウム溶液（脱イオンＨ２Ｏ中の０．１M、７０μL）を混合することにより、測定の直前に作業用マトリックス溶液を調製した。ＯＤＮサンプル（１〜１０ピコモル／μL、０．５μL）を、ボルテックスを使用して作業用マトリックス溶液（５μL）と混合し、不均一混合物を１３，０００ｒｃｆで２５秒間回転させた。上澄液１μLを７×７ターゲット上の各ウエルに付着させた。既知の質量を有するウシインシュリン又はＯＤＮｓを測定における外部カリブラント（ｃａｌｉｂｅｒａｎｔｓ）又は内部カリブラントとして使用した。適正なレーザーパワーをケースバイケースに基づいて適用した。
【００８５】
結果
最初の合成プロトコールは、保護されたリボヌクレオシドの２’−ＯＨアルキル化を試みたが、このアプローチはヒンダード求電子試薬については非効率的であった（Ｚｈｕ ｅｔ ａｌ．，２００２）。しかしながら、２’−デオキシ−２’−メルカプトウリジン１３を１ａ及び１ｂでアルキル化して、独占的に２’−Ｓ−アルキル化ヌクレオシドを得た（図３）。２ｂのトリチル化及びホスフィチル化により修飾されたホスホルアミダイト４ｂを得た。２つの余分の工程を行って、３ａにおける安定なフタルイミジル基をＤＮＡ合成機に好都合なトリフルオロアセチル基で置換した（Ｔｅｌｓｅｒ ｅｔ ａｌ．，１９８９）。得られるヌクレオシド３ｅのホスフィチル化により、アミノ修飾されたホスホルアミダイト４ｅを得た。モノアミノ及びカルボキシ修飾されたホスホルアミダイト４ｄ及び４ｆを同様な方法により製造した。それぞれのヌクレオチジル基は、図４では脱保護された形態で示される。
【００８６】
修飾されたホスホルアミダイトは、慣用のＯＤＮ合成により１６マーＯＤＮｓに組み込まれた。配列は表１に示される。
【００８７】
【表２１】
【００８８】
メタノール性ＮａＯＨを使用して、ストランドを脱保護しそしてＣＰＧ支持体から除去した。慣用の濃水酸化アンモニウム処理は、ＮＨ３とエステル部分とのアミノリシスにより使用することはできなかった（Ｂｅｒｔｈｏｄ ｅｔ ａｌ．，１９９６）。アクリロニトリルと脱保護されたアミンとのＭｉｃｈａｅｌ付加の阻止を伴う脱保護（Ａｖｉｎｏ ｅｔ ａｌ．，１９９４）は、メタノール性ＮａＯＨ中にピペリジン１０％を含ませることにより達成された。酢酸イオン（キャッピングされなかったストランドの５’−アセチル基の加水分解からの）が選択的カップリングパートナーとして競合するのを防止するために、それらはアミドカップリング条件に付される前に３回のエタノール沈殿により除去された。故に、アミノ基とカルボキシル基の同時脱保護及びＣＰＧ支持体からのＯＤＮｓの除去は、この特注のプロトコールにより達成された。ＯＤＮｓは、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分光法により特徴付けられた（Ｐｉｅｌｅｓ ｅｔ ａｌ．，１９９３ ａｎｄ Ｌｉ ｅｔ ａｌ．，１９９８）（表１）。
【００８９】
ＯＤＮ１を最初にアミドカップリング条件に付した。縮合剤ＤＭＴ−ＭＭ（４−（４，６−ジメトキシ−１，３，５−トリアジン−２−イル）−メチルモルホリニウムクロリド；Ｋｕｎｉｓｈｉｍａ ｅｔ ａｌ．，２００１ ａｎｄ Ｌｉｕ ｅｔ ａｌ．，２００２）及びＥＤＣ（Ｎ−エチル−Ｎ’−（ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド；Ｓｃｈｍｉｄｔ ｅｔ ａｌ．，１９９７ ａｎｄ Ｓｅｉｔｚ ｅｔ ａｌ．，２００１）の両方共が種々の緩衝剤条件下にＵＮとＵＣとのストランド内アミド形成反応を促進するのに有効であることが証明された。ＤＭＴ−ＭＭが好ましかった。何故ならば、それは残留共有結合付加物を残さなかったからである。カップリング反応の収率は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ分析により評価された（Ｓａｒｒａｃｉｎｏ ｅｔ ａｌ．，１９９６ ａｎｄ Ｂｅｒｇｇｒｅｎ ｅｔ ａｌ．，２００２）。１からのＯＤＮ１Ｃの収率は９５％より多いことが評価されたが（図５）、これに対して３つのアミド結合を有する２Ｃの収率は７８％であり（図６）、これは単一アミド結合形成収率を９５％以上にする（これらの評価は下限である。何故ならば、スペクトルの少量のナトリウムは出発物質ピークを不明瞭にしそして人工的に膨らませるからである）。２において正規Ｔ残基がＵＣに取って換っているＯＤＮを使用するコントロールカップリング反応は、質量損失を示さなかった。
【００９０】
異性体３及び４をカップリング条件下に処理して、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦにより特徴付けられたとおり、２つのアミド結合が、ホスホジエステル主鎖と新たに形成された脂肪族カルボキサミド構造の両方を含有する２つの融合した２１員環を閉じているＯＤＮｓを得た（表１、図７及び８）。ＯＤＮ５の縮合は、３つのアミド結合を生成させて３つの融合した２１員環を有する５Ｃ（図９）を形成した。５Ｃにおいて、あまりありそうもないトポロジカルな異性体が、これらの反応条件下に可能である。スペーサー（図１０Ａ及び１０Ｂ）により分離されたアミノ基とカルボキシル基とのカップリング反応の距離依存性を研究するために、コントロール実験を行った。その場合に、ストランド５’−（ｄＴ）ｘＵＣ（ｄＴ）ｎＵＮ（ｄＴ）ｙ（ｘ＋ｎ＋ｙ＝１４、ｎ＝０、１、２、３、６、１０）をアミド結合促進条件に付した。カップリング収率はスペーサー（ｄＴ）ｎの長さに高度に依存していることが見出された。ｎ≧２である時は、収率は５０％より少なく；ｎ＝６又は１０であるときは、カップリングした生成物は殆ど検出できなかつた。故に、アミド結合は、隣接したヌクレオチジル残基上のアミノ基とカルボキシル基との間に形成するように片寄らされていた。生成物ストランドのいくつかの構造を図１１に示す。線状ポリアミド主鎖は、本質的にナイロン−５，７である。
【００９１】
本発明を今や完全に説明したが、広い範囲の均等なパラメーター、濃度、及び条件内で本発明の精神及び範囲から逸脱することなくそして過度の実験なしに、本発明を実施することができることは認識されるであろう。
【００９２】
本発明をその特定の態様に関して説明してきたが、更に修正することができることは理解されるであろう。本願は、一般に本発明の原理に従う、そして本発明の属する技術分野内で既知の若しくは慣用の実施内に入るような及び前記の特許請求の範囲に記載の本質的特徴に当てはまりうるような本発明の開示からの逸脱を含む、本発明のいかなる変更、仕様又は適応も包含することを意図する。
【００９３】
雑誌論文又は要約、又は公表された若しくは対応するＵ．Ｓ．若しくは外国特許出願、発行されたＵ．Ｓ若しくは外国特許又はいかなる他の文献も含む本明細書で引用されたすべての参考文献は、引用された参考文献に示されたすべてのデータ、表、図及び本文を含めて、本明細書に参照によりそのまま組み込まれる。
【００９４】
既知の方法工程、慣用の方法工程、既知の方法又は慣用の方法に関する言及は、本発明のいかなる面も、いかなる説明又は態様も当該技術分野で開示され、教示され又は示唆されていることを、いかなる意味でも承認するものではない。
【００９５】
特定の態様の前記説明は、他の人々が、当該技術分野の熟練の範囲内の知識（本明細書に引用された文献の内容を含む）を適用することによって、本発明の一般的概念から逸脱することなく、過度の実験なしにこのような特定の態様を種々の用途に容易に改変し及び／又は適合させることができるように十分に、本発明の一般的性質を示すであろう。故に、このような適合及び改変は、本明細書に与えられた教示及びガイダンスに基づいた、開示された態様の均等物の意味及び範囲内にあることを意図する。本明細書における用語又は語法は、当業者の知識と組み合わせて、本明細書に与えられた教示及びガイダンスに照らして当業者により解釈されるべきであるようなものであり、説明を目的としており、限定を目的としないことは理解されるべきである。
【００９６】
【表２２】
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】図１は、修飾されたホスホルアミダイトから合成してカップリングしていないストランド（ｓｔｒａｎｄ）とし、次いでライゲーションしてはしご型オリゴマー／コポリマーを形成するはしご型オリゴマー／コポリマーの合成略図を示す。Ｒ１は−ＤＭＴｒであり、Ｒ２は−Ｐ（ＮｉＰｒ２）（ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＮ）であり、灰色及び黒色の点は、それぞれ、カルボキシル基及びアミノ基であり、Ｐ１及びＰ２は、それらのそれぞれの保護基である。交互の「Ｐ」を有する垂直鎖は核酸主鎖を表し、核酸主鎖と反対側の垂直鎖はナイロン主鎖を表し、水平線（まっすぐ）ははしご型オリゴマー／コポリマーの「横桟」を表す。右端の構造は、下記する実施例において構築されたはしご型コポリマーを示す。
【図２】２Ａ〜２Ｄは、核酸ノット（ｋｎｏｔ）（２Ａ）及び連結されてはしご型コポリマーを形成することができる（２Ｃ）張り出した基を有する核酸ノット（２Ｂ）を示す。張り出したコポリマーの連結は、ポリマーが核酸から開放されてもノット構造を保持することを可能とする（２Ｄ）。
【図３】図３は、２’デオキシ−２’−アルキルチオウリジンホスホルアミダイトの合成のスキームを示し、図３において、試薬及び条件は下記のとおりである。即ち、（ｉ）ＲＩ（１ａ，１ｂ）又はＲＢｒ（１ｃ，１ｄ）、ＤＩＥＡ／ＣＨ３ＣＮ、室温（ｒｔ）、１０時間、（ｉｉ）ＤＭＴｒＣｌ／ピリジン、室温、２時間、（ｉｉｉ）ＮＨ２ＮＨ２／ＣＨ３ＯＨ、還流、３時間、（ｉｖ）ＣＦ３ＣＯ２Ｅｔ／ＣＨ３ＯＨ、室温、１６時間、（ｖ）ＣｌＰ（ＮｉＰｒ）２（ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＮ）／ＣＨ２Ｃｌ２、ＴＥＡ、ＤＭＡＰ、室温、３０分、（ａ：Ｒ＝ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ２ＣＨＮＰｈｔｈ）２、ｂ：Ｒ＝ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ２ＣＯ２Ｂｎ）２、ｃ：Ｒ＝（ＣＨ２）４ＮＰｈｔｈ、ｄ：Ｒ＝（ＣＨ２）４ＣＯ２Ｅｔ、ｅ：Ｒ＝ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＯＣＦ３）２、ｆ：Ｒ＝（ＣＨ２）４ＮＨＣＯＣＦ３）。
【図４】図４は２’−修飾されたヌクレオチジル単位の構造を示す。
【図５】図５は、カップリングしていないＯＤＮ１、５’（ｄＴ）６ＵｎＵｃ（ｄＴ）８（上部）及びカップリングしたストランド生成物１Ｃ（下部）のマトリックス介助レーザーデソープションイオン化−飛行時間型（ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ）質量分光法スペクトルを示す。
【図６】図６は、カップリングしていないＯＤＮ２、５’（ｄＴ）３ＵＮＵＣ（ｄＴ）２ＵｎＵｃ（ｄＴ）２ＵＮＵＣ（ｄＴ）３（上部）及びカップリングしたストランド生成物２Ｃ（下部）のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分光法スペクトルを示す。
【図７】図７は、カップリングしていないＯＤＮ３、５’−（ｄＴ）７ＵＮＵＣＣＵＮ（ｄＴ）６（上部）及びカップリングしたストランド生成物３Ｃ（下部）の ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分光法スペクトルを示す。
【図８】図８は、カップリングしていないＯＤＮ４、５’−（ｄＴ）７ＵＣＵＮＮＵＣ（ｄＴ）６（上部）及びカップリングしたストランド生成物４Ｃ（下部）の ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分光法スペクトルを示す。
【図９】図９は、カップリングしていないＯＤＮ５、５’−（ｄＴ）６ＵＣＵＮＮＵＣＣＵＮ（ｄＴ）６（上部）及びカップリングしたストランド生成物５Ｃ（下部）の ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分光法スペクトルを示す。
【図１０Ａ】図１０Ａ及び１０Ｂは、カップリング条件下に処理される前（図１０Ａ）及び処理された後（図１０Ｂ）のＯＤＮ、５’−（ｄＴ）ｘＵＮ（ｄＴ）ｎＵｃ（ｄＴ）ｙ（ｘ＋ｎ＋ｙ＝１４）のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分光法スペクトルを示す。
【図１０Ｂ】図１０Ａ及び１０Ｂは、カップリング条件下に処理される前（図１０Ａ）及び処理された後（図１０Ｂ）のＯＤＮ、５’−（ｄＴ）ｘＵＮ（ｄＴ）ｎＵｃ（ｄＴ）ｙ（ｘ＋ｎ＋ｙ＝１４）のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分光法スペクトルを示す。
【図１１】図１１は、ＤＮＡ−ナイロンコンジュゲート１Ｃ、３Ｃ、４Ｃ及び５Ｃの化学構造を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
はしごの横桟として働く主鎖間の連結部を有するはしごの側部又は脚としての２つの主鎖を有するはしご型コポリマーであって、一般式（Ｉ）
【化１】
［式中、
Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅよりなる群から選ばれる第ＶＩ族の元素であり、
Ｇ、Ｊ、Ｌ、Ｍ、Ｑは、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）、−Ｏ−、−Ｓ−、カルボニル、カルボキシル、−ＳｉＲ２−及び−ＯＳｉＲ２Ｏ−よりなる群から選ばれるリンカー基であり；
Ｂは、Ｕ、Ｔ、Ａ、Ｇ、Ｃ及びそれらの誘導体よりなる群から選ばれる核酸塩基であり、
Ｅは、ＣＲ、Ｎ、ＮＲ＋、ホスフィン、ホスフィンオキシド、ホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート、ホスホルアミド、ホスホンアミド及びホスフィンアミドよりなる群から選ばれる対称原子中心又は不斉原子中心であり；
Ｒは、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）よりなる群から選ばれる末端基であり；
対Ｘ−Ｙ、Ｗ−Ｚは、有機合成の技術により、ＸがＹとの化学結合を形成することができるような結合部位であるか、又はＷがＺとの化学結合を形成することができるような結合部位であり；
Ｓは、リボース若しくはすべての修飾されたリボースであるか、又はＤＮＡ様構造と関連した同様な環状若しくは非環状構築ブロックである］
で示されるはしご型コポリマー。
【請求項２】
対Ｘ−Ｙ及びＷ−Ｚが、アミド、エステル、ホスホエステル又は環状電子反応からのアルケン結合を形成する、請求項１に記載のはしご型コポリマー。
【請求項３】
Ｓが、下記：
【化２】
の１種以上よりなる群から選ばれる、請求項１に記載のはしご型コポリマー。
【請求項４】
該主鎖の１つが、ポリアミド主鎖であり、そしてはしご型コポリマーが、一般式（ＩＩ）
【化３】
［式中、
Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅよりなる群から選ばれる第ＶＩ族の元素であり；
Ｌ、Ｍ、は、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）、−Ｏ−、−Ｓ−、カルボニル、カルボキシル、−ＳｉＲ２−及び−ＯＳｉＲ２Ｏ−よりなる群から選ばれるリンカー基であり；
Ｂは、Ｕ、Ｔ、Ａ、Ｇ、Ｃ及びそれらの誘導体よりなる群から選ばれる核酸塩基であり；
Ｒは、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）よりなる群から選ばれる末端基であり；
Ｗ−Ｚは、有機合成の技術により、ＷがＺとの化学結合を形成することができるような結合部位であり；
Ｓは、リボース若しくはすべての修飾されたリボースであるか、又はＤＮＡ様構造と関連した同様な環状若しくは非環状構築ブロックである］
で示される、請求項１に記載のはしご型コポリマー。
【請求項５】
Ｗ−Ｚは、アミド、エステル、ホスホエステル又は環状電子反応からのアルケン結合を形成する、請求項４に記載のはしご型コポリマー。
【請求項６】
Ｓが、下記：
【化４】
の１種以上よりなる群から選ばれる、請求項４に記載のはしご型コポリマー。
【請求項７】
アンチセンスオリゴマーとして働く請求項４に記載のはしご型コポリマーを標的ｍＲＮＡと接触させ、該標的ｍＲＮＡに該はしご型コポリマーがアニーリングして安定な二本鎖を形成して、ｍＲＮＡからのコードされたポリペプチド又はペプチドの産生を阻害することを含む、ｍＲＮＡによりコードされたポリペプチド又はペプチドの産生を阻害する方法。
【請求項８】
該主鎖の１つが核酸主鎖であり、そしてはしご型コポリマーが、一般式（ＩＩＩ）
【化５】
［式中、
Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅよりなる群から選ばれる第ＶＩ族の元素であり、
Ｇ、Ｊ、Ｑは、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）、−Ｏ−、−Ｓ−、カルボニル、カルボキシル、−ＳｉＲ２−及び−ＯＳｉＲ２Ｏ−よりなる群から選ばれるリンカー基であり、
Ｂは、Ｕ、Ｔ、Ａ、Ｇ、Ｃ及びそれらの誘導体よりなる群から選ばれる核酸塩基であり、
Ｅは、ＣＲ、Ｎ、ＮＲ＋、ホスフィン、ホスフィンオキシド、ホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート、ホスホルアミド、ホスホンアミド及びホスフィンアミドよりなる群から選ばれる対称原子中心又は不斉原子中心であり、
Ｒは、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）よりなる群から選ばれる末端基であり、
Ｘ−Ｙは、有機合成の技術により、ＸがＹとの化学結合を形成することができるような結合部位である）
で示される、請求項１に記載のはしご型コポリマー。
【請求項９】
Ｘ−Ｙは、アミド、エステル、ホスホエステル又は環状電子反応からのアルケン結合を形成する、請求項８に記載のはしご型コポリマー。
【請求項１０】
２’−β−置換されたホスホルアミダイトを合成し、
２’−β−置換されたホスホルアミダイトから張り出した基を有するオリゴヌクレオチドを合成し、そして
張り出した基をカップリングさせてはしご型コポリマーを形成する、
ことを含む、ＤＮＡ主鎖を有する請求項８に記載のはしご型コポリマーを製造する方法。
【請求項１１】
アンチセンスオリゴマーとして働く請求項８に記載のはしご型コポリマーを標的ｍＲＮＡと接触させ、該標的ｍＲＮＡに該はしご型コポリマーがアニーリングして安定な二本鎖を形成して、ｍＲＮＡからのコードされたポリペプチド又はペプチドの産生を阻害することを含む、ｍＲＮＡによりコードされたポリペプチド又はペプチドの産生を阻害する方法。
【請求項１２】
該２つの主鎖がポリアミド主鎖及び核酸主鎖である、請求項１に記載のはしご型コポリマー。
【請求項１３】
一般式（ＩＶ）
【化６】
（式中、Ｂは、Ｕ、Ｔ、Ａ、Ｇ、Ｃ及びそれらの誘導体よりなる群から選ばれる核酸塩基である）
で示される、請求項１２に記載のはしご型コポリマー。
【請求項１４】
２’−β−置換されたホスホルアミダイトを合成し、
該合成された２’−β−置換されたホスホルアミダイトから張り出したアミン基及びカルボキシレート基を有するオリゴヌクレオチドを合成し、そして
張り出した基をカップリングさせてナイロン−ＤＮＡはしご型コポリマーを形成する、
ことを含む、ＤＮＡ主鎖を有する請求項１３に記載のはしご型コポリマーを製造する方法。
【請求項１５】
アンチセンスオリゴマーとして働く請求項１２に記載のはしご型コポリマーを標的ｍＲＮＡと接触させ、該標的ｍＲＮＡに該はしご型コポリマーがアニーリングして安定な二本鎖を形成して、ｍＲＮＡからのコードされたポリペプチド又はペプチドの産生を阻害することを含む、ｍＲＮＡによりコードされたポリペプチド又はペプチドの産生を阻害する方法。
【請求項１６】
アンチセンスオリゴマーとして働く請求項１に記載のはしご型コポリマーを標的ｍＲＮＡと接触させ、該標的ｍＲＮＡに該はしご型コポリマーがアニーリングして安定な二本鎖を形成して、ｍＲＮＡからのコードされたポリペプチド又はペプチドの産生を阻害することを含む、ｍＲＮＡによりコードされたポリペプチド又はペプチドの産生を阻害する方法。
【請求項１】
はしごの横桟として働く主鎖間の連結部を有するはしごの側部又は脚としての２つの主鎖を有するはしご型コポリマーであって、一般式（Ｉ）
【化１】
［式中、
Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅよりなる群から選ばれる第ＶＩ族の元素であり、
Ｇ、Ｊ、Ｌ、Ｍ、Ｑは、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）、−Ｏ−、−Ｓ−、カルボニル、カルボキシル、−ＳｉＲ２−及び−ＯＳｉＲ２Ｏ−よりなる群から選ばれるリンカー基であり；
Ｂは、Ｕ、Ｔ、Ａ、Ｇ、Ｃ及びそれらの誘導体よりなる群から選ばれる核酸塩基であり、
Ｅは、ＣＲ、Ｎ、ＮＲ＋、ホスフィン、ホスフィンオキシド、ホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート、ホスホルアミド、ホスホンアミド及びホスフィンアミドよりなる群から選ばれる対称原子中心又は不斉原子中心であり；
Ｒは、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）よりなる群から選ばれる末端基であり；
対Ｘ−Ｙ、Ｗ−Ｚは、有機合成の技術により、ＸがＹとの化学結合を形成することができるような結合部位であるか、又はＷがＺとの化学結合を形成することができるような結合部位であり；
Ｓは、リボース若しくはすべての修飾されたリボースであるか、又はＤＮＡ様構造と関連した同様な環状若しくは非環状構築ブロックである］
で示されるはしご型コポリマー。
【請求項２】
対Ｘ−Ｙ及びＷ−Ｚが、アミド、エステル、ホスホエステル又は環状電子反応からのアルケン結合を形成する、請求項１に記載のはしご型コポリマー。
【請求項３】
Ｓが、下記：
【化２】
の１種以上よりなる群から選ばれる、請求項１に記載のはしご型コポリマー。
【請求項４】
該主鎖の１つが、ポリアミド主鎖であり、そしてはしご型コポリマーが、一般式（ＩＩ）
【化３】
［式中、
Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅよりなる群から選ばれる第ＶＩ族の元素であり；
Ｌ、Ｍ、は、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）、−Ｏ−、−Ｓ−、カルボニル、カルボキシル、−ＳｉＲ２−及び−ＯＳｉＲ２Ｏ−よりなる群から選ばれるリンカー基であり；
Ｂは、Ｕ、Ｔ、Ａ、Ｇ、Ｃ及びそれらの誘導体よりなる群から選ばれる核酸塩基であり；
Ｒは、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）よりなる群から選ばれる末端基であり；
Ｗ−Ｚは、有機合成の技術により、ＷがＺとの化学結合を形成することができるような結合部位であり；
Ｓは、リボース若しくはすべての修飾されたリボースであるか、又はＤＮＡ様構造と関連した同様な環状若しくは非環状構築ブロックである］
で示される、請求項１に記載のはしご型コポリマー。
【請求項５】
Ｗ−Ｚは、アミド、エステル、ホスホエステル又は環状電子反応からのアルケン結合を形成する、請求項４に記載のはしご型コポリマー。
【請求項６】
Ｓが、下記：
【化４】
の１種以上よりなる群から選ばれる、請求項４に記載のはしご型コポリマー。
【請求項７】
アンチセンスオリゴマーとして働く請求項４に記載のはしご型コポリマーを標的ｍＲＮＡと接触させ、該標的ｍＲＮＡに該はしご型コポリマーがアニーリングして安定な二本鎖を形成して、ｍＲＮＡからのコードされたポリペプチド又はペプチドの産生を阻害することを含む、ｍＲＮＡによりコードされたポリペプチド又はペプチドの産生を阻害する方法。
【請求項８】
該主鎖の１つが核酸主鎖であり、そしてはしご型コポリマーが、一般式（ＩＩＩ）
【化５】
［式中、
Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅよりなる群から選ばれる第ＶＩ族の元素であり、
Ｇ、Ｊ、Ｑは、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）、−Ｏ−、−Ｓ−、カルボニル、カルボキシル、−ＳｉＲ２−及び−ＯＳｉＲ２Ｏ−よりなる群から選ばれるリンカー基であり、
Ｂは、Ｕ、Ｔ、Ａ、Ｇ、Ｃ及びそれらの誘導体よりなる群から選ばれる核酸塩基であり、
Ｅは、ＣＲ、Ｎ、ＮＲ＋、ホスフィン、ホスフィンオキシド、ホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート、ホスホルアミド、ホスホンアミド及びホスフィンアミドよりなる群から選ばれる対称原子中心又は不斉原子中心であり、
Ｒは、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１８分岐状若しくは直鎖状アルキル基、Ｃ６〜Ｃ２４の置換された若しくは置換されていない芳香族及びヘテロ芳香族基（該ヘテロ芳香族基は、１〜３個のヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｏ）又はハロゲン置換を有する）よりなる群から選ばれる末端基であり、
Ｘ−Ｙは、有機合成の技術により、ＸがＹとの化学結合を形成することができるような結合部位である）
で示される、請求項１に記載のはしご型コポリマー。
【請求項９】
Ｘ−Ｙは、アミド、エステル、ホスホエステル又は環状電子反応からのアルケン結合を形成する、請求項８に記載のはしご型コポリマー。
【請求項１０】
２’−β−置換されたホスホルアミダイトを合成し、
２’−β−置換されたホスホルアミダイトから張り出した基を有するオリゴヌクレオチドを合成し、そして
張り出した基をカップリングさせてはしご型コポリマーを形成する、
ことを含む、ＤＮＡ主鎖を有する請求項８に記載のはしご型コポリマーを製造する方法。
【請求項１１】
アンチセンスオリゴマーとして働く請求項８に記載のはしご型コポリマーを標的ｍＲＮＡと接触させ、該標的ｍＲＮＡに該はしご型コポリマーがアニーリングして安定な二本鎖を形成して、ｍＲＮＡからのコードされたポリペプチド又はペプチドの産生を阻害することを含む、ｍＲＮＡによりコードされたポリペプチド又はペプチドの産生を阻害する方法。
【請求項１２】
該２つの主鎖がポリアミド主鎖及び核酸主鎖である、請求項１に記載のはしご型コポリマー。
【請求項１３】
一般式（ＩＶ）
【化６】
（式中、Ｂは、Ｕ、Ｔ、Ａ、Ｇ、Ｃ及びそれらの誘導体よりなる群から選ばれる核酸塩基である）
で示される、請求項１２に記載のはしご型コポリマー。
【請求項１４】
２’−β−置換されたホスホルアミダイトを合成し、
該合成された２’−β−置換されたホスホルアミダイトから張り出したアミン基及びカルボキシレート基を有するオリゴヌクレオチドを合成し、そして
張り出した基をカップリングさせてナイロン−ＤＮＡはしご型コポリマーを形成する、
ことを含む、ＤＮＡ主鎖を有する請求項１３に記載のはしご型コポリマーを製造する方法。
【請求項１５】
アンチセンスオリゴマーとして働く請求項１２に記載のはしご型コポリマーを標的ｍＲＮＡと接触させ、該標的ｍＲＮＡに該はしご型コポリマーがアニーリングして安定な二本鎖を形成して、ｍＲＮＡからのコードされたポリペプチド又はペプチドの産生を阻害することを含む、ｍＲＮＡによりコードされたポリペプチド又はペプチドの産生を阻害する方法。
【請求項１６】
アンチセンスオリゴマーとして働く請求項１に記載のはしご型コポリマーを標的ｍＲＮＡと接触させ、該標的ｍＲＮＡに該はしご型コポリマーがアニーリングして安定な二本鎖を形成して、ｍＲＮＡからのコードされたポリペプチド又はペプチドの産生を阻害することを含む、ｍＲＮＡによりコードされたポリペプチド又はペプチドの産生を阻害する方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【公表番号】特表２００７−５３２４７２（Ｐ２００７−５３２４７２Ａ）
【公表日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５３３４８０（Ｐ２００６−５３３４８０）
【出願日】平成１６年５月２８日（２００４．５．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１６８７０
【国際公開番号】ＷＯ２００５／００１０３５
【国際公開日】平成１７年１月６日（２００５．１．６）
【出願人】（５００３５０２６５）ニューヨーク ユニバーシティ (11)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年５月２８日（２００４．５．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１６８７０
【国際公開番号】ＷＯ２００５／００１０３５
【国際公開日】平成１７年１月６日（２００５．１．６）
【出願人】（５００３５０２６５）ニューヨーク ユニバーシティ (11)
【Ｆターム（参考）】
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