分子インプリントポリマー、それらを製造するための方法およびそれらの使用
本発明は、化学的加水分解、より詳細には、ペプチドおよびタンパク質などの加水分解に不安定な結合を保有する化学的基質の加水分解を容易にする分子インプリントポリマー(MIP)を調製する方法に関する。したがって、本発明は、加水分解活性を保有するように設計されたMIP、そのようなMIPを調製するための方法およびMIPの用途を対象とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アミド基またはエステル基を加水分解するための分子インプリントポリマー(MIP)を調製するための方法であって、
(i)ポケット形成部分と共有結合する4面体の化学的部分を含む分子テンプレートを調製するステップと、
(ii)分子テンプレートおよびポロジェンの存在下でモノマーおよび架橋剤を重合させるステップと、
(iii) (ii)において形成されるポリマーから、テンプレート、またはその一部を分離し、MIPを得るステップと
を含む方法。
【請求項２】
トリプシンの触媒活性を模倣する分子インプリントポリマー(MIP)を調製するための方法であって、
(i) (a)ポケット形成部分と共有結合する4面体の化学的部分、および
(b)セリン様部分(slp)と共有結合するヒスチジン様部分(hlp) (前記hlpまたはslpは、フリーラジカル重合性基を持つ)
を含む分子テンプレートを調製するステップと、
(ii)遊離酸基が、hlpと水素結合を形成することができるように、ポロジェンの存在下で架橋剤および分子テンプレートと共に遊離酸基(または、その保護された形態)を有するモノマーを重合させるステップと、
(iii) (ii)から形成されるポリマーから、テンプレート、またはその一部を分離し、MIPを得るステップと
を含む方法。
【請求項３】
4面体の化学的部分が、
【化１】
(式中、R1は、水素、またはC1〜C6アルキルから選択される)
から選択される、請求項1または請求項2に記載の方法。
【請求項４】
4面体の化学的部分が、式
【化２】
(式中、
R1は、水素、およびC1〜C2アルキルから選択され、
X1は、O、S、および置換されていてもよいアルキレンから選択される)
のホスホネートである、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ポケット形成部分が、リシンまたはアルギニンのアミノ酸側鎖を構造的に模倣する分子足場である、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ポケット形成部分が、アミノまたはグアニジン部分(または、その保護された形態)を含む、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
ポケット形成部分と共有結合する4面体の化学的部分が、式
【化３】
(式中、
Xは、P、As、およびSbから選択され、
R1は、水素およびC1〜C2アルキルから選択され、
PFは、置換されていてもよいアルキル、保護されていてもよいアミノ、保護されていてもよいグアニジノ、N-含有ヘテロ環、およびN-含有ヘテロアリールから選択されるポケット形成部分である)
により表される、請求項1または請求項2に記載の方法。
【請求項８】
PFについての置換されていてもよいアルキル基が、
【化４】
(式中、
nは、0〜6から選択され、
Yは、保護されていてもよいアミノ、保護されていてもよいグアニジノ、N-含有ヘテロ環、およびN-含有ヘテロアリールから選択され、
Tは、置換されていてもよいC1〜C3アルキル、置換されていてもよいアシルアミノ、置換されていてもよいオキシアシルアミノ、置換されていてもよいアミノアシルオキシ、置換されていてもよいアミノアシル、置換されていてもよいオキシアシル、置換されていてもよいアシルオキシ、置換されていてもよいアミノアシルオキシ、置換されていてもよいアシルアミノ、置換されていてもよいアシルイミノオキシ、置換されていてもよいオキシアシルイミノ、置換されていてもよいスルフィニルアミノ、置換されていてもよいスルホニルアミノ、置換されていてもよいオキシスルフィニルアミノ、置換されていてもよいオキシスルホニルアミノおよび置換されていてもよいオキシアシルオキシから選択される)
から選択される、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
nが、0〜4から選択される、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
nが、4である、請求項8に記載の方法。
【請求項１１】
Yが、アミノまたはグアニジノである、請求項8から10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
Yが、
【化５】
またはそれらの置換誘導体から選択される、請求項8から10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
ポケット形成部分と共有結合する4面体の化学的部分が、式
【化６】
(式中、
nは、0〜6から選択され、(好ましくは、nは、0〜4である)
Yは、
【化７】
またはそれらの置換誘導体から選択され、
R1は、水素およびC1〜C2アルキルから選択され、
Tは、-NHC(X')O-R2、-OC(X')O-R2、-CR3R4R5、-CR3R4C(X')O-R2およびペプチド残基から選択され、
R2は、置換されていてもよいアリール、置換されていてもよいアリールアルキル、置換されていてもよいヘテロアリール、および置換されていてもよいヘテロシクリルから選択され、
X'は、SまたはOであり、
R3およびR4は、独立して、水素およびC1〜C3アルキルから選択され、
R5は、置換されていてもよいアリールまたは置換されていてもよいアリールアルキルから選択される)
により表される、請求項1または請求項2に記載の方法。
【請求項１４】
ポケット形成部分と共有結合する4面体の化学的部分が、式
【化８】
(式中、フェニルおよび/またはフタルイミド基は、独立して、1〜4個の置換基でさらに置換されていてよい)
により表される、請求項1または請求項2に記載の方法。
【請求項１５】
分子テンプレートが、式(I)
Y-L-X-O-Z (I)
(式中、
Yは、保護されていてもよいアミノ、保護されていてもよいグアニジン、N-含有ヘテロ環、およびN-含有ヘテロアリールから選択され、
Lは、置換されていてもよいC1〜C5アルキレンから選択される二価の連結基を表し、
Xは、4面体原子が、リン、ヒ素、アンチモン、ホウ素、ケイ素、硫黄またはセレンから選択される4面体の化学部分であり、
Zは、ヒスチジン様部分(hlp)と共有結合するセリン様部分の残基(rslp)を表す)
により表される、請求項1または請求項2に記載の方法。
【請求項１６】
Xが、
【化９】
(式中、R1は、水素およびC1〜C2アルキルから選択される)
から選択され、
Lが、
【化１０】
(式中、
nは、0〜4から選択され、
Tは、置換されていてもよいC1〜C3アルキル、置換されていてもよいオキシアシルアミノ、置換されていてもよいアミノアシルオキシ、置換されていてもよいアミノアシル、置換されていてもよいオキシアシル、置換されていてもよいアシルオキシ、および置換されていてもよいオキシアシルオキシから選択される)
から選択され、
Yが、
【化１１】
またはそれらの置換誘導体から選択される、請求項15に記載の方法。
【請求項１７】
Xが、
【化１２】
(式中、R1は、水素およびC1〜C2アルキルから選択される)
であり、
Lが、
【化１３】
(式中、
nは、0〜4から選択され、
Tは、置換されていてもよいオキシアシルアミノを表す)
から選択され、
Yが、
【化１４】
またはそれらの誘導体から選択される、請求項15に記載の方法。
【請求項１８】
式(I)中の
【化１５】
が、
【化１６】
(式中、フェニルおよび/またはフタルイミド基は、独立して、1〜4個の置換基でさらに置換されていてよい)
により表される、請求項15に記載の方法。
【請求項１９】
-O-Z部分を、
【化１７】
(式中、mは、0〜4から選択される整数である)
から選択することができる、請求項15から18のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
hlp部分を、
【化１８】
またはそれらの置換誘導体により表すことができる、請求項19に記載の方法。
【請求項２１】
hlpまたはslpが、フリーラジカル重合性基を持つ、請求項15から19のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
-O-Zが一緒に、
【化１９】
またはそれらの置換誘導体を表すことができる、請求項21に記載の方法。
【請求項２３】
モノマーが、メタクリル酸である、請求項1から22のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
架橋剤が、EDMAである、請求項1から23のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
ポロジェンが、アセトン、アセトニトリル、クロロホルム、ジクロロメタン、ジメチルホルムアミド(DMF)、酢酸エチル、エタノール、メタノールおよびジメチルスルホキシド(DMSO)、ならびにそれらの混合物から選択される、請求項1から24のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
MIPが、初めにテンプレート分子をポリマーと共有結合的に連結させることにより調製される、請求項1から25のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
重合ステップが、フリーラジカル重合により行われる、請求項26に記載の方法。
【請求項２８】
MIPが、ビーズの形態である、請求項26または請求項27に記載の方法。
【請求項２９】
モノマーに対するテンプレートの比が、約1:1である、請求項26に記載の方法。
【請求項３０】
式(I)
Y-L-X-O-Z (I)
(式中、
Yは、保護されていてもよいアミノ、保護されていてもよいグアニジン、N-含有ヘテロ環、およびN-含有ヘテロアリールから選択され、
Lは、置換されていてもよいC1〜C5アルキレンから選択される二価の連結基を表し、
Xは、
【化２０】
から選択される4面体の化学部分であり、
Zは、
【化２１】
またはそれらの置換誘導体(式中、mは、0〜4の整数である)から選択される、ヒスチジン様部分(hlp)と共有結合するセリン様部分の残基(rslp)を表す)
により表される化合物。
【請求項３１】
Lが、
【化２２】
(式中、
nは、0〜4から選択され、
Tは、置換されていてもよいC1〜C3アルキル、置換されていてもよいオキシアシルアミノ、置換されていてもよいアミノアシルオキシ、置換されていてもよいアミノアシル、置換されていてもよいオキシアシル、置換されていてもよいアシルオキシ、および置換されていてもよいオキシアシルオキシから選択される)から選択され、
Yが、
【化２３】
またはそれらの置換誘導体から選択される、請求項30に記載の化合物。
【請求項３２】
Xが、
【化２４】
(式中、R1は、水素およびC1〜C2アルキルから選択される)
であり、
Lが、
【化２５】
(式中、
nは、0〜4から選択され、
Tは、置換されていてもよいオキシアシルアミノを表す)
から選択され、
Yが、
【化２６】
またはそれらの誘導体から選択される、請求項30または31に記載の化合物。
【請求項３３】
式(I)中の
【化２７】
が、
【化２８】
(式中、フェニルおよび/またはフタルイミド基は、独立して、1〜4個の置換基でさらに置換されていてよい)
により表される、請求項30から32のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項３４】
請求項1から29のいずれか一項に記載の方法により得られるMIP。
【請求項３５】
空洞の表面上に
(a)少なくとも1つのヒドロキシル部分、
(b)少なくとも1つのイミダゾール部分、および
(c)少なくとも1つのカルボキシル部分
を包含する空洞を含む架橋モノマー単位により特徴付けられるMIP。
【請求項３６】
少なくとも1つのヒドロキシル部分が、
【化２９】
(式中、nは、独立して、0〜4を表す)
から選択される、請求項35に記載のMIP。
【請求項３７】
少なくとも1つのイミダゾール部分が、
【化３０】
から選択される、請求項35に記載のMIP。
【請求項３８】
少なくとも1つのカルボキシル部分が、
【化３１】
(式中、各nは、独立して、0〜4を表す)
から選択される、請求項35に記載のMIP。
【請求項３９】
少なくとも1つのヒドロキシル部分および少なくとも1つのイミダゾール部分が、共有結合しており、好ましくは、式(II)
【化３２】
により表される、請求項35に記載のMIP。
【請求項４０】
少なくとも1つのヒドロキシル部分および少なくとも1つのイミダゾール部分が、式(IIa)
【化３３】
により表される、請求項39に記載のMIP。
【請求項１】
アミド基またはエステル基を加水分解するための分子インプリントポリマー(MIP)を調製するための方法であって、
(i)ポケット形成部分と共有結合する4面体の化学的部分を含む分子テンプレートを調製するステップと、
(ii)分子テンプレートおよびポロジェンの存在下でモノマーおよび架橋剤を重合させるステップと、
(iii) (ii)において形成されるポリマーから、テンプレート、またはその一部を分離し、MIPを得るステップと
を含む方法。
【請求項２】
トリプシンの触媒活性を模倣する分子インプリントポリマー(MIP)を調製するための方法であって、
(i) (a)ポケット形成部分と共有結合する4面体の化学的部分、および
(b)セリン様部分(slp)と共有結合するヒスチジン様部分(hlp) (前記hlpまたはslpは、フリーラジカル重合性基を持つ)
を含む分子テンプレートを調製するステップと、
(ii)遊離酸基が、hlpと水素結合を形成することができるように、ポロジェンの存在下で架橋剤および分子テンプレートと共に遊離酸基(または、その保護された形態)を有するモノマーを重合させるステップと、
(iii) (ii)から形成されるポリマーから、テンプレート、またはその一部を分離し、MIPを得るステップと
を含む方法。
【請求項３】
4面体の化学的部分が、
【化１】
(式中、R1は、水素、またはC1〜C6アルキルから選択される)
から選択される、請求項1または請求項2に記載の方法。
【請求項４】
4面体の化学的部分が、式
【化２】
(式中、
R1は、水素、およびC1〜C2アルキルから選択され、
X1は、O、S、および置換されていてもよいアルキレンから選択される)
のホスホネートである、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ポケット形成部分が、リシンまたはアルギニンのアミノ酸側鎖を構造的に模倣する分子足場である、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ポケット形成部分が、アミノまたはグアニジン部分(または、その保護された形態)を含む、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
ポケット形成部分と共有結合する4面体の化学的部分が、式
【化３】
(式中、
Xは、P、As、およびSbから選択され、
R1は、水素およびC1〜C2アルキルから選択され、
PFは、置換されていてもよいアルキル、保護されていてもよいアミノ、保護されていてもよいグアニジノ、N-含有ヘテロ環、およびN-含有ヘテロアリールから選択されるポケット形成部分である)
により表される、請求項1または請求項2に記載の方法。
【請求項８】
PFについての置換されていてもよいアルキル基が、
【化４】
(式中、
nは、0〜6から選択され、
Yは、保護されていてもよいアミノ、保護されていてもよいグアニジノ、N-含有ヘテロ環、およびN-含有ヘテロアリールから選択され、
Tは、置換されていてもよいC1〜C3アルキル、置換されていてもよいアシルアミノ、置換されていてもよいオキシアシルアミノ、置換されていてもよいアミノアシルオキシ、置換されていてもよいアミノアシル、置換されていてもよいオキシアシル、置換されていてもよいアシルオキシ、置換されていてもよいアミノアシルオキシ、置換されていてもよいアシルアミノ、置換されていてもよいアシルイミノオキシ、置換されていてもよいオキシアシルイミノ、置換されていてもよいスルフィニルアミノ、置換されていてもよいスルホニルアミノ、置換されていてもよいオキシスルフィニルアミノ、置換されていてもよいオキシスルホニルアミノおよび置換されていてもよいオキシアシルオキシから選択される)
から選択される、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
nが、0〜4から選択される、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
nが、4である、請求項8に記載の方法。
【請求項１１】
Yが、アミノまたはグアニジノである、請求項8から10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
Yが、
【化５】
またはそれらの置換誘導体から選択される、請求項8から10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
ポケット形成部分と共有結合する4面体の化学的部分が、式
【化６】
(式中、
nは、0〜6から選択され、(好ましくは、nは、0〜4である)
Yは、
【化７】
またはそれらの置換誘導体から選択され、
R1は、水素およびC1〜C2アルキルから選択され、
Tは、-NHC(X')O-R2、-OC(X')O-R2、-CR3R4R5、-CR3R4C(X')O-R2およびペプチド残基から選択され、
R2は、置換されていてもよいアリール、置換されていてもよいアリールアルキル、置換されていてもよいヘテロアリール、および置換されていてもよいヘテロシクリルから選択され、
X'は、SまたはOであり、
R3およびR4は、独立して、水素およびC1〜C3アルキルから選択され、
R5は、置換されていてもよいアリールまたは置換されていてもよいアリールアルキルから選択される)
により表される、請求項1または請求項2に記載の方法。
【請求項１４】
ポケット形成部分と共有結合する4面体の化学的部分が、式
【化８】
(式中、フェニルおよび/またはフタルイミド基は、独立して、1〜4個の置換基でさらに置換されていてよい)
により表される、請求項1または請求項2に記載の方法。
【請求項１５】
分子テンプレートが、式(I)
Y-L-X-O-Z (I)
(式中、
Yは、保護されていてもよいアミノ、保護されていてもよいグアニジン、N-含有ヘテロ環、およびN-含有ヘテロアリールから選択され、
Lは、置換されていてもよいC1〜C5アルキレンから選択される二価の連結基を表し、
Xは、4面体原子が、リン、ヒ素、アンチモン、ホウ素、ケイ素、硫黄またはセレンから選択される4面体の化学部分であり、
Zは、ヒスチジン様部分(hlp)と共有結合するセリン様部分の残基(rslp)を表す)
により表される、請求項1または請求項2に記載の方法。
【請求項１６】
Xが、
【化９】
(式中、R1は、水素およびC1〜C2アルキルから選択される)
から選択され、
Lが、
【化１０】
(式中、
nは、0〜4から選択され、
Tは、置換されていてもよいC1〜C3アルキル、置換されていてもよいオキシアシルアミノ、置換されていてもよいアミノアシルオキシ、置換されていてもよいアミノアシル、置換されていてもよいオキシアシル、置換されていてもよいアシルオキシ、および置換されていてもよいオキシアシルオキシから選択される)
から選択され、
Yが、
【化１１】
またはそれらの置換誘導体から選択される、請求項15に記載の方法。
【請求項１７】
Xが、
【化１２】
(式中、R1は、水素およびC1〜C2アルキルから選択される)
であり、
Lが、
【化１３】
(式中、
nは、0〜4から選択され、
Tは、置換されていてもよいオキシアシルアミノを表す)
から選択され、
Yが、
【化１４】
またはそれらの誘導体から選択される、請求項15に記載の方法。
【請求項１８】
式(I)中の
【化１５】
が、
【化１６】
(式中、フェニルおよび/またはフタルイミド基は、独立して、1〜4個の置換基でさらに置換されていてよい)
により表される、請求項15に記載の方法。
【請求項１９】
-O-Z部分を、
【化１７】
(式中、mは、0〜4から選択される整数である)
から選択することができる、請求項15から18のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
hlp部分を、
【化１８】
またはそれらの置換誘導体により表すことができる、請求項19に記載の方法。
【請求項２１】
hlpまたはslpが、フリーラジカル重合性基を持つ、請求項15から19のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
-O-Zが一緒に、
【化１９】
またはそれらの置換誘導体を表すことができる、請求項21に記載の方法。
【請求項２３】
モノマーが、メタクリル酸である、請求項1から22のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
架橋剤が、EDMAである、請求項1から23のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
ポロジェンが、アセトン、アセトニトリル、クロロホルム、ジクロロメタン、ジメチルホルムアミド(DMF)、酢酸エチル、エタノール、メタノールおよびジメチルスルホキシド(DMSO)、ならびにそれらの混合物から選択される、請求項1から24のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
MIPが、初めにテンプレート分子をポリマーと共有結合的に連結させることにより調製される、請求項1から25のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
重合ステップが、フリーラジカル重合により行われる、請求項26に記載の方法。
【請求項２８】
MIPが、ビーズの形態である、請求項26または請求項27に記載の方法。
【請求項２９】
モノマーに対するテンプレートの比が、約1:1である、請求項26に記載の方法。
【請求項３０】
式(I)
Y-L-X-O-Z (I)
(式中、
Yは、保護されていてもよいアミノ、保護されていてもよいグアニジン、N-含有ヘテロ環、およびN-含有ヘテロアリールから選択され、
Lは、置換されていてもよいC1〜C5アルキレンから選択される二価の連結基を表し、
Xは、
【化２０】
から選択される4面体の化学部分であり、
Zは、
【化２１】
またはそれらの置換誘導体(式中、mは、0〜4の整数である)から選択される、ヒスチジン様部分(hlp)と共有結合するセリン様部分の残基(rslp)を表す)
により表される化合物。
【請求項３１】
Lが、
【化２２】
(式中、
nは、0〜4から選択され、
Tは、置換されていてもよいC1〜C3アルキル、置換されていてもよいオキシアシルアミノ、置換されていてもよいアミノアシルオキシ、置換されていてもよいアミノアシル、置換されていてもよいオキシアシル、置換されていてもよいアシルオキシ、および置換されていてもよいオキシアシルオキシから選択される)から選択され、
Yが、
【化２３】
またはそれらの置換誘導体から選択される、請求項30に記載の化合物。
【請求項３２】
Xが、
【化２４】
(式中、R1は、水素およびC1〜C2アルキルから選択される)
であり、
Lが、
【化２５】
(式中、
nは、0〜4から選択され、
Tは、置換されていてもよいオキシアシルアミノを表す)
から選択され、
Yが、
【化２６】
またはそれらの誘導体から選択される、請求項30または31に記載の化合物。
【請求項３３】
式(I)中の
【化２７】
が、
【化２８】
(式中、フェニルおよび/またはフタルイミド基は、独立して、1〜4個の置換基でさらに置換されていてよい)
により表される、請求項30から32のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項３４】
請求項1から29のいずれか一項に記載の方法により得られるMIP。
【請求項３５】
空洞の表面上に
(a)少なくとも1つのヒドロキシル部分、
(b)少なくとも1つのイミダゾール部分、および
(c)少なくとも1つのカルボキシル部分
を包含する空洞を含む架橋モノマー単位により特徴付けられるMIP。
【請求項３６】
少なくとも1つのヒドロキシル部分が、
【化２９】
(式中、nは、独立して、0〜4を表す)
から選択される、請求項35に記載のMIP。
【請求項３７】
少なくとも1つのイミダゾール部分が、
【化３０】
から選択される、請求項35に記載のMIP。
【請求項３８】
少なくとも1つのカルボキシル部分が、
【化３１】
(式中、各nは、独立して、0〜4を表す)
から選択される、請求項35に記載のMIP。
【請求項３９】
少なくとも1つのヒドロキシル部分および少なくとも1つのイミダゾール部分が、共有結合しており、好ましくは、式(II)
【化３２】
により表される、請求項35に記載のMIP。
【請求項４０】
少なくとも1つのヒドロキシル部分および少なくとも1つのイミダゾール部分が、式(IIa)
【化３３】
により表される、請求項39に記載のMIP。
【図１】
【公表番号】特表２０１３−５０１１０８（Ｐ２０１３−５０１１０８Ａ）
【公表日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２３１６８（Ｐ２０１２−５２３１６８）
【出願日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＡＵ２０１０／０００９９２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０１４９２３
【国際公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（５９４２０２５２３）モナシュ ユニバーシティ (10)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＡＵ２０１０／０００９９２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０１４９２３
【国際公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（５９４２０２５２３）モナシュ ユニバーシティ (10)
【Ｆターム（参考）】
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