フラーレン誘導体

糖鎖の種類に関係なく特異的に糖鎖を結合し得る部位とフラーレン核を含むフラーレン誘導体を提供し、質量分析の際に雑多な生体分子の分子量領域から糖鎖のシグナルのみを大きくシフトさせるとの原理を利用した新しい糖鎖分析手法を提供すること。さらに、糖鎖捕捉フラーレン誘導体の膜特性を利用した糖鎖捕捉担体を作製し、糖鎖または糖鎖含有物質を効率よくおよび／または天然に存在する状態に忠実に分離、精製、濃縮または分析する方法、ならびにそれに供するシステム、装置を提供すること。本発明は、糖鎖と特異的に相互作用し得る部位とフラーレン核とを含む新規なフラーレン誘導体、ならびにそのフラーレン誘導体を含む糖鎖捕捉担体を用いて試料中の糖鎖または糖鎖含有物質を分離、濃縮または精製する方法を提供する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
糖鎖と特異的に相互作用し得る部位と、フラーレン核とを含む、フラーレン誘導体。
【請求項２】
以下の式：
【化１】

［式中、Ｘは糖鎖捕捉部位であり、Ｙは親水性部位である］
を有するカルベンが前記フラーレン核の二重結合に付加した、請求項１に記載のフラーレン誘導体。
【請求項３】
前記糖鎖捕捉部位は、ヒドロキシルアミノ基、Ｎ−アルキルヒドロキシルアミノ基、ヒドラジド基、チオセミカルバジド基およびシステイン残基ならびにそれらの誘導体からなる群より選択される官能基を含む、請求項２に記載のフラーレン誘導体。
【請求項４】
前記親水性部位は、エステル基、４級アンモニウム塩および水酸基ならびにそれらの誘導体からなる群より選択される官能基を含む、請求項２に記載のフラーレン誘導体。
【請求項５】
以下の式：
【化２】

［式中、Ｒ^１は、
−Ｗ^１−Ｏ−ＮＨ_２、
−Ｗ^１−Ｏ−ＮＨ（ＣＨ_３）、
−Ｗ^１−Ｏ−Ｗ^２−Ｏ−ＮＨ_２、
−Ｗ^１−Ｏ−Ｗ^２−Ｏ−ＮＨ（ＣＨ_３）、
−（ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｏ）_ｎ−Ｗ^１−Ｏ−Ｗ^２−Ｏ−ＮＨ_２、
−（ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｏ）_ｎ−Ｗ^１−Ｏ−Ｗ^２−Ｏ−ＮＨ（ＣＨ_３）、
−Ｗ^１−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−ＮＨ_２、
−Ｗ^１−Ｃ（＝Ｓ）−ＮＨ−ＮＨ_２、
−Ｗ^１−ＮＨ−Ｃ（＝Ｏ）−ＣＨ（ＮＨ_２）−Ｗ^４−ＳＨ、または
−Ｗ^１−ＮＨ−Ｃ（＝Ｓ）−ＣＨ（ＮＨ_２）−Ｗ^４−ＳＨであり；
Ｗ^１およびＷ^２は、それぞれ独立してＣ１〜Ｃ１２アルキレンまたはＣ２〜Ｃ１２アルケニレンであり；
Ｗ^４は、Ｃ１−Ｃ２アルキレンであり；
Ｒ^２は、
−Ｏ−Ｒ^３、
−Ｏ−（ＣＨ_２）_ｎ−Ｎ^＋（Ｒ^４）（Ｒ^５）（Ｒ^６）、
−ＮＨ−ＣＨ_２−（ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｏ）_ｔ−（ＣＨ_２）_２−ＯＨ、または以下の式：
【化３】

で表される基であり；
Ｒ^３は、低級アルキルであり；
Ｒ^４、Ｒ^５、およびＲ^６は、それぞれ独立して、低級アルキルであり；
ｎは０〜１０の整数であり、およびｔは１〜３の整数である］
で表される置換基群から選択される置換基が前記フラーレン核の二重結合に付加した、請求項１に記載のフラーレン誘導体。
【請求項６】
前記フラーレン核は、純炭素フラーレンであるか、または以下の式：
【化４】

［式中、Ａｒはアリール、置換されたアリール、ヘテロアリールまたは置換されたヘテロアリールであり；ＱはＣＨまたはＮ原子であり；ｓは０〜３である］
で表される置換基が純炭素フラーレンの二重結合に付加した付加体である、請求項５に記載のフラーレン誘導体。
【請求項７】
ＱがＮ原子である場合、該Ｎ原子が低級アルキルによって４級化されている、請求項６に記載のフラーレン誘導体。
【請求項８】
以下の式：
【化５】

で表される置換基群から選択される置換基
（式中、Ｑは、ＣＨまたはＮであり；
ｓは０〜３であり；
Ｒ^７は、
−Ｗ^１−Ｏ−ＮＨ_２、
−Ｗ^１−Ｏ−ＮＨ（ＣＨ_３）、
−Ｗ^１−Ｏ−Ｗ^２−Ｏ−ＮＨ_２、
−Ｗ^１−Ｏ−Ｗ^２−Ｏ−ＮＨ（ＣＨ_３）、
−（ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｏ）_ｎ−Ｗ^１−Ｏ−Ｗ^２−Ｏ−ＮＨ_２、
−（ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｏ）_ｎ−Ｗ^１−Ｏ−Ｗ^２−Ｏ−ＮＨ（ＣＨ_３）、
−Ｗ^１−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−ＮＨ_２、
−Ｗ^１−Ｃ（＝Ｓ）−ＮＨ−ＮＨ_２、
−Ｗ^１−ＮＨ−Ｃ（＝Ｏ）−ＣＨ（ＮＨ_２）−Ｗ^４−ＳＨ、
−Ｗ^１−ＮＨ−Ｃ（＝Ｓ）−ＣＨ（ＮＨ_２）−Ｗ^４−ＳＨ、
−Ｚ^１−Ｚ^２−Ｚ^３−Ｚ^４−Ｚ^５−Ｏ−ＮＨ_２、
−Ｚ^１−Ｚ^２−Ｚ^３−Ｚ^４−Ｚ^５−Ｏ−ＮＨ（ＣＨ_３）、
−Ｚ^１−Ｚ^２−Ｚ^３−Ｚ^４−ＣＨ（ＮＨ_２）−Ｏ−Ｚ^６−ＳＨ、
−Ｚ^１−Ｚ^２−Ｚ^３−Ｚ^４−ＣＨ（ＮＨ_２）−Ｚ^６−ＳＨ、
−Ｚ^１−Ｏ−Ｚ^３−ＣＨ（ＮＨ_２）−Ｚ^６−ＳＨ、
−Ｚ^１−Ｏ−Ｚ^３−Ｏ−ＮＨ_２、
−Ｚ^１−Ｏ−Ｚ^３−Ｏ−ＮＨ（ＣＨ_３）、
−Ｚ^１−Ｏ−Ｚ^３−Ｚ^４−Ｚ^５−Ｏ−ＮＨ_２、
−Ｚ^１−Ｏ−Ｚ^３−Ｚ^４−Ｚ^５−Ｏ−ＮＨ（ＣＨ_３）、
−Ｚ^１−Ｏ−Ｚ^３−Ｚ^４−ＣＨ（ＮＨ_２）−Ｏ−Ｚ^６−ＳＨ、
−Ｚ^１−Ｏ−Ｚ^３−Ｚ^４−ＣＨ（ＮＨ_２）−Ｚ^６−ＳＨ、
−Ｚ^１−Ｚ^３−Ｚ^４−Ｚ^５−Ｏ−ＮＨ_２、
−Ｚ^１−Ｚ^３−Ｚ^４−Ｚ^５−Ｏ−ＮＨ（ＣＨ_３）、
−Ｚ^１−Ｚ^３−Ｚ^４−ＣＨ（ＮＨ_２）−Ｏ−Ｚ^６−ＳＨ、または
−Ｚ^１−Ｚ^３−Ｚ^４−ＣＨ（ＮＨ_２）−Ｚ^６−ＳＨであり；
Ｗ^１およびＷ^２は、それぞれ独立してＣ１〜Ｃ１２アルキレンまたはＣ２〜Ｃ１２アルケニレンであり；
Ｗ^４は、Ｃ１〜Ｃ２アルキレンであり；
Ｚ^１は、置換されていてもよいアリレンまたは置換されていてもよいヘテロアリレンであり；
Ｚ^２は、含窒素複素環であり；
Ｚ^３およびＺ^５は、それぞれ独立してＣ１−Ｃ１２アルキレンであり；
Ｚ^４は、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）、−Ｏ−Ｃ（＝Ｓ）、−ＮＨ−Ｃ（＝Ｏ）、−ＮＨ−Ｃ（＝Ｓ）、−Ｏ−、または−Ｓ−であり；
Ｚ^６は、Ｃ１−Ｃ２アルキレンであり；
ｎは１〜１０の整数である）が前記フラーレン核の二重結合に付加した、請求項１に記載のフラーレン誘導体。
【請求項９】
含窒素複素環の該Ｎ原子が低級アルキルによって４級化されている、請求項８に記載のフラーレン誘導体。
【請求項１０】
以下の工程：
Ａ）以下の式：
【化６】

［式中、Ｘは糖鎖捕捉部位であり、Ｙは親水性部位であり、Ｈは水素原子である］
で表される化合物から水素原子を脱離して、以下の式：
【化７】

で表されるカルベンを提供する工程；および
Ｂ）該カルベンと、フラーレン核とを、該カルベンが該フラーレン核の二重結合に付加し得る条件下で、接触させる工程、
を包含することを特徴とする、糖鎖捕捉部位とフラーレン核とを含むフラーレン誘導体を合成する方法。
【請求項１１】
Ｒ^８Ｎ（Ｒ^９）ＣＨ_２ＣＯＯＨと、Ｒ^１０ＣＨＯと、フラーレン核とを、接触させる工程［式中、Ｒ^８は低級アルキルであり、Ｒ^９は水素原子または低級アルキルであり、Ｒ^１０はＣ１〜Ｃ１０アルキル、置換されたＣ１〜Ｃ１０アルキル、アリール、置換されたアリール、ヘテロアリールまたは置換されたヘテロアリールである］、
を包含することを特徴とする、糖鎖と特異的に相互作用し得る部位とフラーレン核とを含むフラーレン誘導体を合成する方法。
【請求項１２】
以下の工程：
ａ）流体相中で、糖鎖と特異的に相互作用し得る部位とフラーレン核とを含むフラーレン誘導体および支持体を含む糖鎖捕捉担体と、該試料とを、該糖鎖捕捉担体と該糖鎖または糖鎖含有物質とが反応し得る条件下で、接触させる工程；
ｂ）該流体相から、該糖鎖捕捉担体と該糖鎖または糖鎖含有物質との複合体を取り出す工程；および
ｃ）該複合体を、該糖鎖捕捉担体と該糖鎖または糖鎖含有物質との間の相互作用が少なくとも一部解消するような条件下に曝す工程、
を包含することを特徴とする、試料中の糖鎖または糖鎖含有物質を分離、濃縮または精製する方法。
【請求項１３】
以下の工程：
ａ）流体相中で、糖鎖と特異的に相互作用し得る部位とフラーレン核とを含むフラーレン誘導体および支持体を含む糖鎖捕捉担体と、該試料とを、該糖鎖捕捉担体と該糖鎖とが反応し得る条件下で、接触させる工程；
ｂ）所望のストリンジェンシーの条件下に該糖鎖捕捉担体および該試料を曝す工程；および
ｃ）該糖鎖捕捉担体と相互作用した物質を同定する工程、
を包含することを特徴とする、試料中の糖鎖または糖鎖含有物質を分析する方法。
【請求項１４】
ａ）糖鎖と特異的に相互作用し得る部位とフラーレン核とを含むフラーレン誘導体が平面展開された支持体；および
ｂ）糖鎖を含むかまたは含むと予想される試料に由来する成分であって、該成分は該フラーレン誘導体に捕捉されている、成分、
を含むことを特徴とする、糖鎖を含むかまたは含むと予想される試料の糖鎖レプリカ。
【請求項１５】
以下の工程：
ａ）糖鎖と特異的に相互作用し得る部位とフラーレン核とを含むフラーレン誘導体を支持体上に平面展開させる工程；
ｂ）糖鎖を含むかまたは含むと予想される試料を、該支持体に接触させる工程；および
ｃ）該支持体の表面に存在する糖鎖を分析する工程、
を包含することを特徴とする、糖鎖を含むかまたは含むと予想される試料上の糖鎖を分析する方法。
【請求項１６】
以下の工程：
ａ）糖鎖と特異的に相互作用し得る部位とフラーレン核とを含むフラーレン誘導体が平面展開された支持体を含む、試料中の糖鎖または糖鎖含有物質を分析するためのデバイスを用いて、該被験体に由来する試料中の糖鎖または糖鎖含有物質を分析する工程、
を包含することを特徴とする、被験体の検出または鑑別のための方法。
【請求項１７】
以下の工程：
ａ）支持体を提供する工程；
ｂ）糖鎖と特異的に相互作用し得る部位とフラーレン核とを含むフラーレン誘導体を該支持体上に所望の配列で配置する工程、
を包含することを特徴とする、糖鎖アレイを作製するための方法。
【請求項１８】
糖鎖を含む試料を、糖鎖と特異的に相互作用し得る部位とフラーレン核とを含むフラーレン誘導体で接触し、その後相互作用した試料中の糖鎖を分離することによって得られる、糖鎖含量が上昇した糖鎖組成物。

【図１】