點擊核酸的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明披露點擊核酸單體和含有這些單體的聚合物。所述點擊核酸單體包括任選保護的硫醇部分、任選保護的硫醇-點擊受體部分及任選保護的核堿基(NB)，在一些實例中，所述核堿基為A、G、T、U或C核堿基。在一些實例中，所述點擊核酸單體包括N-乙烯基硫醇乙酰胺(VTA)主鏈。在其它實例中，所述點擊核酸單體包括N-乙烯基硫醇乙胺(VTE)主鏈。本發(fā)明還披露了使用這些聚合物例如代替如DNA或RNA等天然存在的核酸聚合物應用，及如PNA或嗎啉基核酸等合成核酸聚合物應用的方法。
【專利說明】點擊核酸

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及核酸模擬物，并且具體地說，涉及具有硫醚主鏈的核酸模擬物，制備這 些核酸模擬物的方法及其用途。
[0002] 相關申請的交叉參考
[0003] 本申請要求2012年3月29日申請的美國臨時申請第61/617, 145號的優(yōu)先權益， 所述申請是以全文引用的方式并入本文中。

【背景技術】
[0004] 核酸類分子，如DNA、RNA和PNA，在生物學和生物醫(yī)學系統(tǒng)（不管是用于基因敲除、 作為適體、用于藥物遞送和靶向）、生物檢測和許多其它領域中的實施和激勵人心的應用的 水平持續(xù)不斷增加。
[0005] DNA是最有能力并且最強大的分子之一：充當遺傳材料或作為適體；與互補鏈雜 交；在轉錄/翻譯中起作用并且能夠誘導納米結構的組織和形成。不幸的是，DNA的技術利 用任然驚人地昂貴和/或難以廣泛實施，只能用于最有價值的應用中，特別是作為材料。作 為合成替代物，開發(fā)出了肽核酸（peptidenucleicacid,PNA)并且發(fā)現(xiàn)PNA能與互補PNA 或DNA分子雜交。
[0006] 首個PNA是使用氨基乙基甘氨酸（aminoethylglycin，AEG)主鏈合成的，所述主鏈 是基于基本分子模型選擇，其指示了與DNA的磷酸核糖主鏈類似的重復單元距離和最佳的 鍵角。自發(fā)現(xiàn)PNA起，已經合成并評價了若干PNA變體，揭露了雜交所需的基本結構限制。 最關鍵的限制看來是沿所述鏈的主鏈的側接核堿基之間的距離，這一距離最佳為六個碳原 子。盡管已觀察到在核堿基之間具有5或7個原子的間隔子的PNA與ssDNA雜交，但如通過 較高的熔融溫度所指示，具有6個原子的間隔子的PNA主鏈變體展現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性。PNA 已經被廣泛用于自組裝和靶向性藥物遞送中。盡管PNA具有優(yōu)于DNA的益處，但它們受到 形成反應的特征以及肽主鏈的限制。這些問題中有需要反應物大量過量、相對較慢的反應 動力學和對于副反應的諸多關注。因此，需要另外的核酸模擬物。本發(fā)明滿足了這一需求。


【發(fā)明內容】

[0007] 本文披露了可以用于產生聚硫醚核酸的單體CNA分子、結構或結構單元。在一 些實施例中，硫醚核酸單體包括任選保護的硫醇部分、任選保護的硫醇-點擊受體（click acceptor)、任選保護的核堿基以及包括如碳（C)、氮（N)或硼（B)等3價或更高價態(tài)的原子 的主鏈。所述硫醇、所述硫醇-點擊受體和所述核堿基是通過共價鍵獨立地連接到所述主 鏈。在一些實例中，所述主鏈包括3價或更高價態(tài)的另外的原子。在一些實施例中，所述硫 醚核酸單體另外包括連接子，其中所述連接子將所述核堿基共價連接到所述3價或更高價 態(tài)的原子。在一些實例中，所述連接子包括-c(o)c-。在一些實施例中，所述連接子和所述 核喊基為核喊基側鏈（nucleobasesidechain，NS)。
[0008] 在一些實施例中，點擊核酸單體具有以下結構：
[0009]

【權利要求】
1. 一種點擊核酸單體，其包含： 任選保護的硫醇； 任選保護的硫醇-點擊受體； 任選保護的核堿基（NB);及 主鏈，其包含3價或更高價態(tài)的原子， 其中所述任選保護的硫醇、所述任選保護的硫醇-點擊受體部分及所述任選保護的核 堿基獨立地與所述主鏈共價連接。
2. 如權利要求1所述的點擊核酸單體，其中所述點擊核酸單體具有以下結構：
其中Z為具有3價或更高價態(tài)的原子；NS為核堿基側基，包含所述任選保護的核堿基 (NB) ;T為所述任選保護的硫醇；并且TCA是所述任選保護的硫醇-點擊受體。
3. 如權利要求1或2所述的點擊核酸單體，其中所述點擊核酸主鏈包括一個或多個3 價的另外的原子。
4. 如權利要求1到3中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中所述點擊核酸單體具 有以下結構：
$ 其中Y和Z為具有3價或更高價態(tài)的原子；η為O到4的整數；NS是所述核堿基側基，包 含所述任選保護的核堿基；T為所述任選保護的硫醇；并且TCA是所述任選保護的硫醇-點 擊受體。
5. 如權利要求1到3中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中所述點擊核酸單體具 有以下結構：
其中Y和Z為具有3價或更高價態(tài)的原子；η為O到4的整數；m為O到4的整數；NS 是核堿基側基，其包括任選保護的核堿基；T為任選保護的硫醇；并且TCA是任選保護的硫 醇-點擊受體。
6. 如權利要求1到3中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中所述點擊核酸單體具 有以下結構：
其中Y和Z為具有3價或更高價態(tài)的原子；η為O到4的整數；NS是所述核堿基側基，包 含所述任選保護的核堿基；T為所述任選保護的硫醇；并且TCA是所述任選保護的硫醇-點 擊受體。
7. 如權利要求1到3中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中所述點擊核酸單體具 有以下結構：
其中η為彡O的整數并且m為>0的整數,η+m介于1與7之間；NS為所述核堿基側基， 包含所述任選保護的核堿基；T為所述任選保護的硫醇部分；TCA為任選取代的硫醇反應性 部分；Z為3價或更高價態(tài)的原子；并且R 1和R2獨立地為氫、羥基、芳香族基團、胺、羧基和 羰基的組合，這些基團任選被取代。
8. 如權利要求1到7中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中所述核堿基側基包含 連接子，其中所述連接子將所述核堿基共價連接到所述3價或更高價態(tài)的原子。
9. 如權利要求8所述的點擊核酸單體，其中所述連接子包含-C (O) C-。
10. 如權利要求1到9中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中所述任選保護的硫 醇-點擊受體包含乙烯基、乙烯基醚、烯丙基醚、降冰片烯、乙烯基砜、環(huán)氧基、丙烯酸酯、異 氰酸酯、炔、甲基丙烯酸酯、順丁烯二酰亞胺、鹵化物或其烷基延長。
11. 如權利要求10所述的點擊核酸單體，其中所述乙烯基部分具有以下結構： -CR5 = CR6R7, 其中R5、R6和R7獨立地為氫、烴基、被取代的烴基、被取代的雜環(huán)基、烷基、被取代的烷 基、酰基、-C (0) R、-C (0) OR或-C (0) NRaRb、芳基或被取代的芳基或雜環(huán)。
12. 如權利要求1到11中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中所述3價或更高價 態(tài)的原子為氮（N)或碳（C)。
13. 如權利要求1到12中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中所述單體具有包括 所述硫代部分和所述任選保護的硫醇-點擊受體的末端碳在內的5到9個原子的重復單 J Li 〇
14. 如權利要求1到13中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中所述單體具有包括 所述硫醇部分和所述任選保護的硫醇-點擊受體的末端碳在內的6個原子的重復單元。
15. 如權利要求1到14中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中所述硫醇部分被保 護。
16. 如權利要求1到15中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中所述硫醇-點擊受 體被保護。
17. 如權利要求1到16中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中所述核堿基被保護。
18. 如權利要求1到17中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中NS基團具有以下結 構：
其中NB為任選保護的核堿基。
19. 如權利要求1到18中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中所述任選保護的硫 醇具有以下結構：
其中P為O到4的整數，并且其中亞甲基任選并且獨立地被芳基、羥基、羰基、羧酸和其 它酸、氨基、烷基酰胺、硫醚、環(huán)、雜環(huán)及其烷基延長取代。
20. 如權利要求1到19中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中所述任選保護的硫 醇具有以下結構：
21. 如權利要求1到20中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中所述任選保護的硫 醇-點擊受體為任選取代的乙烯基、乙烯基醚、烯丙基醚、降冰片烯、異氰酸酯、乙烯基砜、 環(huán)氧基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、順丁烯二酰亞胺、鹵化物及其烷基延長。
22. 如權利要求1到21中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中所述任選保護的硫 醇-點擊受體包含以下之一：
其中X為鹵化物并且R為氫或烷基鏈。
23. 如權利要求1到22中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中所述單體包含N-乙 烯基硫醇乙酰胺（VTA)主鏈。
24. 如權利要求1到22中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中所述單體包含N-乙 烯基硫醇乙胺（VTE)主鏈。
25. 如權利要求1到24中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中所述單體包含A、G、 T、U或C核堿基。
26. 如權利要求1到25中任一權利要求所述的點擊核酸單體，其中所述單體包含圖4、 5、7-14或18中的任一個中所示的點擊核酸。
27. -種點擊核酸聚合物，其包含通過硫醇硫醇-點擊受體反應與另一如權利要求1到 26中任一權利要求所述的點擊核酸單體共價連接的如權利要求1到26中任一權利要求所 述的點擊核酸單體。
28. 如權利要求27所述的點擊核酸聚合物，其中所述點擊核酸聚合物與效應分子共價 連接。
29. 如權利要求28所述的點擊核酸聚合物，其中所述效應分子為可檢測標記物。
30. 如權利要求28所述的點擊核酸聚合物，其中所述效應分子為生物活性化合物。
31. 如權利要求27到30中任一權利要求所述的點擊核酸聚合物，其中所述硫醚聚合物 與表面結合。
32. -種陣列，其包含如權利要求27到31中任一權利要求所述的點擊核酸聚合物。
33. -種組合物，其包含如權利要求27到30中任一權利要求所述的可點擊核酸聚合 物。
34. 如權利要求32所述的組合物，另外包含生理學上可接受的載劑。
35. -種制備點擊核酸單體的方法，其包含圖5、8和/或15中所示的方案。
36. 如權利要求35所述的方法，其中所述點擊核酸單體包含如權利要求1到27中任一 權利要求所述的點擊核酸單體。
37. -種制備點擊核酸聚合物的方法，其包含圖2、9或15中所示的方案。
38. -種如權利要求27到31中任一權利要求所述的點擊核酸聚合物的用途。
【文檔編號】C12Q1/68GK104271772SQ201380024075
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年3月12日 優(yōu)先權日:2012年3月29日
【發(fā)明者】C·N·鮑曼, C·J·克羅新, 席偉賢 申請人:科羅拉多州立大學董事會,公司實體