具有修饰的亚基间键和/或端基的寡核苷酸类似物的制作方法

文档序号:3515170
专利名称:具有修饰的亚基间键和/或端基的寡核苷酸类似物的制作方法
具有修饰的亚基间键和/或端基的寡核苷酸类似物
相关申请的交叉引用
本申请根据35U. S. C. § 119(e)要求2010年5月28日提交的美国临时专利申请第61/349,783号、2010年7月6日提交的美国临时专利申请第61/361,878号和2010年9 月24日提交的美国临时专利申请第61/386,428号的权益。
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背景技术
发明领域
本发明通常涉及用作反义化合物的寡核苷酸化合物(寡聚物),更具体地涉及包含修饰的亚基间键和/或端基的寡聚化合物,以及所述寡聚化合物在反义应用中的用途。
相关技术的描述
反义寡聚物通常被设计为与导致疾病的蛋白的DNA或RNA结合,以阻止这类蛋白的产生。反义疗法的成功实施的要求包括(a)体内稳定性,(b)足够的膜通透性和细胞摄取,和(C)结合亲和性与序列特异性的良好平衡。已经开发多种寡核苷酸类似物,其中天然 DNA的磷酸二酯键被耐核酸酶降解的其他键替代(参见,例如Barawkar, D. A. et al.,Proc. Na't' I Acad. Sc1. USA95(19):11047-52 (1998) ;Linkletter, B. A. et al, Nucleic Acids Res. 29(11) :2370-6(2001) ;Micklef ield, J.,Cur,Med, Chem, 8 (10) : 1157-79 (2001))。还已经制备了具有其他各种主链修饰的反义寡核苷酸(Crooke, S. T.,Antisense Drug Technol ogy !Principles, Strategies, and Applications (反义药物技术原理、策略与应用),New York, Marcel Dekker (2001) ;Micklefield, J. , Curr, Med, Chem, 8(10):1157-79(2001); Crooke,S. T. , Antisense Drug Technology (反义药物技术),Boca Raton, CRC Press(2008))。此外,已经通过肽结合来修饰寡核苷酸以增强细胞摄取(Moulton, H. M. et al. , Bioconjug Cheml5 (2) : 290-9 (2004) ;Nelson, M. H. et al, Bioconjug. Chem. 16(4):959-66(2005) ;Moulton, H. M. et al. , Biochim Biophys Acta(2010))。
这类核酸类似物作为反义或抗基因药物的表现已经受限于多种类似物的某些特性。例如,具有带负电荷键的类似物,包括硫代磷酸酯连接的类似物,遭受寡聚物与 DNA或RNA靶的负电荷之间的相当大的静电排斥。硫代磷酸酯也表现出与诸如蛋白的其他细胞内组分的非特异性结合。这些性质限制了由天然RNA、天然DNA和带负电的类似物构成的反义寡聚物的疗效(Crooke, S. Τ.,Antisense Drug Technology:Principles, Strategies, and Applications (反义药物技术原理、策略与应用),New York, Marcel Dekker(2001) ;Crooke, S. T. , Antisense Drug Technology (反义药物技术),Boca Raton, CRC Press (2008))。非离子甲基磷酸酯连接的寡核苷酸类似物可以通过被动扩散和/或液相内吞作用而转运进细胞,但是它们的应用受限于立体异构的复杂性和较差的水溶性(Crooke, S. T. , Antisense Drug Technology!Principles, Strategies, an d Applications (反义药物技术原理、策略与应用),New York, Marcel Dekker (2001); Micklef ield, J.,Curr, Med, Chem, 8 (10) : 1157-79 (2001))。
多个团体已经报道了带正电的寡核苷酸的合成(Bailey, CP. et al. Nucleic Acids Res. 26 (21) :4860-7 (1998) ;MicklefieId, J. , Curr, Med, Chem, 8(10) :1157-79(2001) ;Egli,M. et al, Biochemistry44 (25) : 9045-57 (2005))。例如, 已经报道了通过用非手性胍基取代DNA和RNA中的磷酸酯键而形成的一类胍基连接的核苷(命名为 DNG) (Dempcy, R. 0. et al, Proc. Nat; I Acad. Sc1. USA91 (17) : 7864-8 (1994); Dempcy, R. 0. etal, Proc. Nat 1 I Acad. Sc1. USA93 (9) : 4326-30 (1996) ;Barawkar, D. A. et al,Proc. Na't ' I Acad. Sc1. USA95 (19) : 11047-52 (1998) ;Linkletter, B. A. et al, Nucleic Acids Res. 29 (11) : 2370-6 (2001))。还已经报道了用带正电的甲基化硫脲键连接的寡聚物(Arya, D. P. et al, Proc. Nat' I Acad. Sci USA96 (8) : 4384-9 (1999))。已经报道用中性尿素键取代这些键中的某些键以降低这类带正电的寡聚物向非序列特异性结合的倾向(Linkletter, B. A. et al, Bioorg. Med. Chem. 8 (8) : 1893-901 (2000))。之前已经描述了吗啉代寡聚物,其包含(1-哌嗪基)氧亚膦基氧基和(1-(4_(ω-胍基-酰基))-哌嗪基)氧亚膦基氧基键(参见,例如,W02008036127)。
尽管已经作出显著进步,本领域内仍然需要具有改良的反义或抗基因性能的寡核苷酸类似物。这类改良的反义或抗基因性能包括,对DNA和RNA的更强的亲和性而不损害序列选择性;改善的药物动力学和组织分布;改善的 细胞递送以及体内分布的可靠性与可控性。
简述
本发明的化合物克服了这些问题,并提供相对于本领域内现有反义分子的改善。 对诸如吗啉寡核苷酸的寡核苷酸类似物的5’和/或3’末端进行末端部分的亚基间键和/ 或结合的修饰产生了具有优良性质的反义寡聚物。例如,在某些实施方案中,相对于其他寡核苷酸类似物,公开的寡聚物具有增强的细胞递送、效能和/或组织分布,和/或可以有效地被递送到靶器官。这些优良性质产生有利的治疗指数、降低的临床剂量和更低的商品成本。
在一实施方案中,本公开提供了包含主链的寡聚物,所述主链包含由亚基间键连接的吗啉环结构序列,所述亚基间键使一个吗啉环结构的3’末端连接于邻近的吗啉环结构的5’末端,其中每个吗啉环结构结合于碱基配对部分,使得寡聚物可以以序列特异性方式与靶核酸结合,其中所述亚基间键具有以下一般结构(I)或其盐或异构体
权利要求
1.包含主链的寡聚物,所述主链包含由亚基间键连接的吗啉环结构序列,所述亚基间键使一个吗啉环结构的3’-末端连接于邻近的吗啉环结构的5’-末端,其中每个吗啉环结构结合于碱基配对部分,使得寡聚物可以以序列特异性方式与靶核酸结合,其中所述亚基间键具有以下一般结构(I)或其盐或异构体
2.如权利要求1所述的寡聚物,其中至少一个吗啉环结构具有以下结构(i)
3.如前述权利要求中任一项所述的寡聚物,其中至少一个亚基间键为(A)键。
4.如前述权利要求中任一项所述的寡聚物,其中每次出现(A)键时,X为-N(CH3)2。
5.如前述权利要求中任一项所述的寡聚物,其中W和Y每次出现时各自为O。
6.如前述权利要求中任一项所述的寡聚物,其中至少一个(B)键具有以下结构(IV)
7.如权利要求6所述的寡聚物,其中Z具有以下结构(III)、(V)、(VI)、(VII)或(VIII)之一
8.如权利要求7所述的寡聚物,其中Z具有结构(V)。
9.如权利要求7所述的寡聚物,其中至少一个R12具有以下结构(IX)
10.如权利要求7所述的寡聚物,其中至少一个R12为-NH2、-N(CH3)2或-N+(CH3)3。
11.如权利要求7所述的寡聚物,其中至少一个R12为吡咯烷基、哌啶基或吗啉基。
12.如权利要求7所述的寡聚物,其中至少一个R12为氧、三氟甲基胍基或腈。
13.如权利要求7所述的寡聚物,其中R11为乙基、异丙基、哌啶基、嘧啶基、胆酸酯、脱氧胆酸酯或-C(=0) (CH2)nCO2H,其中η为I至6。
14.如权利要求6所述的寡聚物,其中Z表示冠醚。
15.如权利要求14所述的寡聚物,其中Z具有以下结构(X)或(XI)之一
16.如权利要求1-5中任一项所述的寡聚物,其中至少一个⑶键具有以下结构
17.如权利要求16所述的寡聚物,其中至少一个(B)键具有以下结构(XIII)
18.如权利要求1-5中任一项所述的寡聚物,其中对于至少一个出现的(B)键,R8为-C12烃基并且R9为C1-C12烃基。
19.如权利要求1-5中任一项所述的寡聚物,其中对于至少一个出现的(B)键,R9为C1-C12芳烃基或芳基。
20.如权利要求19所述的寡聚物,其中R9具有以下结构(XIV)、(XV)或(XVI)之一
21.如权利要求1所述的寡聚物,其中至少一个(B)键具有以下结构之一
22.如前述权利要求中任一项所述的寡聚物,其中至少5%的亚基间键为(B)键。
23.如前述权利要求中任一项所述的寡聚物,其中至少10%至50%的亚基间键为(B)键。
24.如前述权利要求中任一项所述的寡聚物,其中每个(B)键每次出现时具有相同结构。
25.如前述权利要求中任一项所述的寡聚物,其中每个Y和每个W为O。
26.如前述权利要求中任一项所述的寡聚物,其中所述寡聚物具有以下结构(XVII)或其盐或异构体
27.如权利要求26所述的寡聚物,其中R18或R19中的至少一个为R2°。
28.如权利要求27所述的寡聚物,其中R2q为三苯甲基、甲氧基三苯甲基、二苯甲基、对苯甲基、三苯基乙酰基、三苯基丙基、二苯基乙酰基、氯代二苯基乙酰基、轻基二苯基乙酰基、三苯基磷酰基、二苯基磷酰基、拢牛儿基、法呢基、异戊二烯基、月桂酰基、三甲氧基苯甲酸基、二苯基丙酸基、二甲基甘氨酸、1-轻基_2,2- 二苯基乙酸基、9-荷-羧基、5-羧基突光素、-COCH2CH2SSPy、-C0CH2SH、4-咔唑基苯甲酰基、4-吲唑基酮苯甲酰基、甲基琥珀酰亚胺基-环己酰、三乙烯己醇酰基、琥珀酸乙酰基、哌啶-4-基、三苯甲基哌啶-4-基、boc-哌氯啶-4-基、己炔-6-基、哌嗪-1-基或胍基。
29.如权利要求26所述的寡聚物,其中R2q为三苯甲基或三苯基乙酰基。
30.如权利要求26所述的寡聚物,其中R19为哌嗪基或
31.包含主链的寡聚物,所述主链包含由(A)型、(B)型亚基间键或其组合连接的吗啉环结构的序列,其中每个吗啉环结构支持碱基配对部分,使得所述寡聚物化合物可以以序列特异性方式与靶核酸结合,并且其中所述寡聚物包含3’末端、5’末端并且具有以下结构(XVII)或其盐或异构体
32.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2°为C7X3tl芳基羰基。
33.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2tl具有以下结构(XVIII)
34.如权利要求33所述的寡聚物,其中至少一个R23为Cl-C3tl烃氧基。
35.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2°为C7X3tl芳烃基羰基。
36.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2q具有以下结构(XIX)、(XX)或(XXI)之一
37.如权利要求36所述的寡聚物,其中至少一个R23为C1X3tl烃氧基。
38.如权利要求36所述的寡聚物,其中m为O。
39.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2°为C6X3tl芳基。
40.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2tl具有以下结构(XXII)
41.如权利要求40所述的寡聚物,其中至少一个R23为C1X3tl烃氧基。
42.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2tl具有以下结构(XXIII)
43.如权利要求42所述的寡聚物,其中至少一个R23为卤素。
44.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2°为C1X3tl烃基。
45.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2tl具有以下结构(XXIV)、(XXV)、(XXVI)或(XXVII)之一
46.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2°为C1X3tl烃基羰基。
47.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2tl为-C(=0) (CH2)pSH或-C (=0) (CH2)pSSHet,其中P为I至6的整数并且Het为杂芳基。
48.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2°为C3X8环烃基羰基。
49.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2tl具有以下结构(XXVIII)
50.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2°为_C(=0)(CH2)nCO2H,其中η为I至6。
51.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2tl为胍基。
52.如权利要求31所述的寡聚物,其中R19为-C(=0)0R21。
53.如权利要求31所述的寡聚物,其中所述C7X3tl芳烃基为甲氧基三苯甲基。
54.如权利要求31所述的寡聚物,其中R20为-P(=0)(R22)20
55.如权利要求31所述的寡聚物,其中R18为三甲基甘氨酸。
56.如权利要求31所述的寡聚物,其中R19为-C(=0)OR21并且R18为氢、胍基、杂环基、C1X30烃基、C3-C8环烃基;c6_c3(l芳基、C3X3O烃基羰基、C3-C8环烃基羰基、C3X8环烃基烃基羰基、C7X3tl芳基羰基、C7X3tl芳烃基羰基、C2-C3tl烃氧基羰基、C3X8环烃氧基羰基、C7X3tl芳氧基羰基、C8X30芳烃氧基羰基或-P(=0) (R22)2,其中每个R22为C6-C12芳氧基。
57.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2°每次出现时独立地为胍基、杂环基、C1X3q烃基、C3X8环烃基;C6_C3(I芳基、C3X3tl烃基羰基、C3X8环烃基羰基、C3X8环烃基烃基羰基、C7X3tl芳基羰基、C7X30芳烃基羰基、C2X30烃氧基羰基、C3-C8环烃氧基羰基、C7X30芳氧基羰基、C8X30芳烃氧基羰基或-P(=0) (R22)2。
58.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2°每次出现时独立地为胍基、杂环基、C1X3q烃基、C3X8环烃基;C6X3tl芳基、C7X3tl芳烃基、C3X8环烃基羰基、C3X8环烃基烃基羰基、C7X3tl芳基羰基、C7X30芳烃基羰基、C2X30烃氧基羰基、C3-C8环烃氧基羰基、C7X30芳氧基羰基、C8_CM芳烃氧基羰基或_P(=0) (R22)2。
59.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2tl包含一个或多个卤原子。
60.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2°为全氟代部分。
61.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2q为对-三氟甲基苯基、三氟甲基三苯甲基、全氟戊基或五氟苯基。
62.如权利要求31所述的寡聚物,其中R18不存在并且R19为R2°。
63.如权利要求31所述的寡聚物,其中R19不存在并且R18为R2°。
64.如权利要求31所述的寡聚物,其中R18和R19各自为R20。
65.如权利要求31所述的寡聚物,其中R18为细胞穿透肽并且R19为R2°。
66.如权利要求31所述的寡聚物,其中R19为细胞穿透肽并且R18为R2°。
67.如权利要求31-66中任一项所述的寡聚物,其中R17为甲基。
68.如权利要求31-66中任一项所述的寡聚物,其中R17不存在。
69.如权利要求31-68中任一项所述的寡聚物,其中L1包括二氨基磷酸酯键和哌嗪键。
70.如权利要求31-69中任一项所述的寡聚物,其中L1具有以下结构(XXIX):
71.如权利要求70所述的寡聚物,其中R24不存在。
72.如权利要求70所述的寡聚物,其中R24为甲基。
73.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2°具有以下结构(XXX)
74.如权利要求31所述的寡聚物,其中R19具有以下结构
75.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2°为哌啶-4-基。
76.如权利要求31所述的寡聚物,其中R2°具有以下结构之一
77.组合物,其包含前述权利要求中任一项所述寡聚物和药物可接受的媒介物。
78.治疗个体的疾病的方法,所述方法包括向有需要的个体给予治疗有效量的权利要求1-76中任一项所述的寡聚物或权利要求77所述的组合物。
79.如权利要求78所述的方法,其中所述疾病为病毒感染、神经肌肉疾病、细菌感染、炎症或多囊性肾脏疾病。
80.如权利要求79所述的方法,其中所述病毒感染为流感。
81.如权利要求80所述的方法,其中所述神经肌肉疾病为杜兴氏肌营养不良。
82.吗啉代亚基,其中所述吗啉代亚基具有以下结构(XXXI)或其盐或异构体,
83.如权利要求82所述的吗啉代亚基,其中Z为氯。
84.如权利要求83所述的吗啉代亚基,其中PG为三苯甲基或甲氧基三苯甲基。
85.权利要求82所述的吗啉代亚基在制备权利要求1-76中任一项所述的寡聚物中的用途。
全文摘要
本发明涉及包含主链的寡聚物,所述主链包含由亚基间键连接的吗啉环结构序列,所述亚基间键使一个吗啉环结构的3’末端连接于邻近的吗啉环结构的5’末端,其中每个吗啉环结构结合于碱基配对部分,使得寡聚物可以以序列特异性方式与靶核酸结合。公开的化合物可用于治疗其中蛋白表达的抑制或异常mRNA剪接产物的修正产生有益治疗效果的疾病。
文档编号C07F9/24GK103003288SQ201180034599
公开日2013年3月27日 申请日期2011年5月27日 优先权日2010年5月28日
发明者贡纳·J·汉森, 亚历山大·查尔斯·鲁道夫, 蔡宝忠, 周明, 德怀特·D·怀勒 申请人:萨勒普塔医疗公司
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