專利名稱：具有修飾的亞基間鍵和/或端基的寡核苷酸類似物的制作方法
具有修飾的亞基間鍵和/或端基的寡核苷酸類似物
相關(guān)申請的交叉引用
本申請根據(jù)35U. S. C. § 119(e)要求2010年5月28日提交的美國臨時專利申請第61/349，783號、2010年7月6日提交的美國臨時專利申請第61/361，878號和2010年9 月24日提交的美國臨時專利申請第61/386，428號的權(quán)益。
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背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明通常涉及用作反義化合物的寡核苷酸化合物(寡聚物)，更具體地涉及包含修飾的亞基間鍵和/或端基的寡聚化合物，以及所述寡聚化合物在反義應(yīng)用中的用途。
相關(guān)技術(shù)的描述
反義寡聚物通常被設(shè)計為與導(dǎo)致疾病的蛋白的DNA或RNA結(jié)合，以阻止這類蛋白的產(chǎn)生。反義療法的成功實施的要求包括(a)體內(nèi)穩(wěn)定性，(b)足夠的膜通透性和細(xì)胞攝取，和(C)結(jié)合親和性與序列特異性的良好平衡。已經(jīng)開發(fā)多種寡核苷酸類似物，其中天然 DNA的磷酸二酯鍵被耐核酸酶降解的其他鍵替代(參見,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))。還已經(jīng)制備了具有其他各種主鏈修飾的反義寡核苷酸(Crooke, S. T.，Antisense Drug Technol ogy !Principles, Strategies, and Applications (反義藥物技術(shù)原理、策略與應(yīng)用),New York, Marcel Dekker (2001) ；Micklefield, J. , Curr, Med, Chem, 8(10):1157-79(2001)； Crooke,S. T. , Antisense Drug Technology (反義藥物技術(shù))，Boca Raton, CRC Press(2008))。此外，已經(jīng)通過肽結(jié)合來修飾寡核苷酸以增強細(xì)胞攝取(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))。
這類核酸類似物作為反義或抗基因藥物的表現(xiàn)已經(jīng)受限于多種類似物的某些特性。例如，具有帶負(fù)電荷鍵的類似物，包括硫代磷酸酯連接的類似物，遭受寡聚物與 DNA或RNA靶的負(fù)電荷之間的相當(dāng)大的靜電排斥。硫代磷酸酯也表現(xiàn)出與諸如蛋白的其他細(xì)胞內(nèi)組分的非特異性結(jié)合。這些性質(zhì)限制了由天然RNA、天然DNA和帶負(fù)電的類似物構(gòu)成的反義寡聚物的療效(Crooke, S. Τ.，Antisense Drug Technology:Principles, Strategies, and Applications (反義藥物技術(shù)原理、策略與應(yīng)用)，New York, Marcel Dekker(2001) ；Crooke, S. T. , Antisense Drug Technology (反義藥物技術(shù))，Boca Raton, CRC Press (2008))。非離子甲基磷酸酯連接的寡核苷酸類似物可以通過被動擴散和/或液相內(nèi)吞作用而轉(zhuǎn)運進細(xì)胞，但是它們的應(yīng)用受限于立體異構(gòu)的復(fù)雜性和較差的水溶性(Crooke, S. T. , Antisense Drug Technology!Principles, Strategies, an d Applications (反義藥物技術(shù)原理、策略與應(yīng)用)，New York, Marcel Dekker (2001)； Micklef ield, J.，Curr, Med, Chem, 8 (10) : 1157-79 (2001))。
多個團體已經(jīng)報道了帶正電的寡核苷酸的合成(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， 已經(jīng)報道了通過用非手性胍基取代DNA和RNA中的磷酸酯鍵而形成的一類胍基連接的核苷(命名為 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))。還已經(jīng)報道了用帶正電的甲基化硫脲鍵連接的寡聚物(Arya, D. P. et al, Proc. Nat' I Acad. Sci USA96 (8) : 4384-9 (1999))。已經(jīng)報道用中性尿素鍵取代這些鍵中的某些鍵以降低這類帶正電的寡聚物向非序列特異性結(jié)合的傾向(Linkletter, B. A. et al, Bioorg. Med. Chem. 8 (8) : 1893-901 (2000))。之前已經(jīng)描述了嗎啉代寡聚物，其包含(1-哌嗪基)氧亞膦基氧基和(1-(4_(ω-胍基-酰基))-哌嗪基)氧亞膦基氧基鍵(參見，例如，W02008036127)。
盡管已經(jīng)作出顯著進步，本領(lǐng)域內(nèi)仍然需要具有改良的反義或抗基因性能的寡核苷酸類似物。這類改良的反義或抗基因性能包括，對DNA和RNA的更強的親和性而不損害序列選擇性；改善的藥物動力學(xué)和組織分布；改善的 細(xì)胞遞送以及體內(nèi)分布的可靠性與可控性。
簡述
本發(fā)明的化合物克服了這些問題，并提供相對于本領(lǐng)域內(nèi)現(xiàn)有反義分子的改善。 對諸如嗎啉寡核苷酸的寡核苷酸類似物的5’和/或3’末端進行末端部分的亞基間鍵和/ 或結(jié)合的修飾產(chǎn)生了具有優(yōu)良性質(zhì)的反義寡聚物。例如，在某些實施方案中，相對于其他寡核苷酸類似物，公開的寡聚物具有增強的細(xì)胞遞送、效能和/或組織分布，和/或可以有效地被遞送到靶器官。這些優(yōu)良性質(zhì)產(chǎn)生有利的治療指數(shù)、降低的臨床劑量和更低的商品成本。
在一實施方案中，本公開提供了包含主鏈的寡聚物，所述主鏈包含由亞基間鍵連接的嗎啉環(huán)結(jié)構(gòu)序列，所述亞基間鍵使一個嗎啉環(huán)結(jié)構(gòu)的3’末端連接于鄰近的嗎啉環(huán)結(jié)構(gòu)的5’末端，其中每個嗎啉環(huán)結(jié)構(gòu)結(jié)合于堿基配對部分，使得寡聚物可以以序列特異性方式與靶核酸結(jié)合，其中所述亞基間鍵具有以下一般結(jié)構(gòu)(I)或其鹽或異構(gòu)體
權(quán)利要求
1.包含主鏈的寡聚物，所述主鏈包含由亞基間鍵連接的嗎啉環(huán)結(jié)構(gòu)序列，所述亞基間鍵使一個嗎啉環(huán)結(jié)構(gòu)的3’-末端連接于鄰近的嗎啉環(huán)結(jié)構(gòu)的5’-末端，其中每個嗎啉環(huán)結(jié)構(gòu)結(jié)合于堿基配對部分，使得寡聚物可以以序列特異性方式與靶核酸結(jié)合，其中所述亞基間鍵具有以下一般結(jié)構(gòu)(I)或其鹽或異構(gòu)體
2.如權(quán)利要求1所述的寡聚物，其中至少一個嗎啉環(huán)結(jié)構(gòu)具有以下結(jié)構(gòu)(i)
3.如前述權(quán)利要求中任一項所述的寡聚物，其中至少一個亞基間鍵為(A)鍵。
4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的寡聚物，其中每次出現(xiàn)(A)鍵時，X為-N(CH3)2。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的寡聚物，其中W和Y每次出現(xiàn)時各自為O。
6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的寡聚物，其中至少一個(B)鍵具有以下結(jié)構(gòu)(IV)
7.如權(quán)利要求6所述的寡聚物，其中Z具有以下結(jié)構(gòu)(III)、(V)、(VI)、(VII)或(VIII)之一
8.如權(quán)利要求7所述的寡聚物，其中Z具有結(jié)構(gòu)(V)。
9.如權(quán)利要求7所述的寡聚物，其中至少一個R12具有以下結(jié)構(gòu)(IX)
10.如權(quán)利要求7所述的寡聚物，其中至少一個R12為-NH2、-N(CH3)2或-N+(CH3)3。
11.如權(quán)利要求7所述的寡聚物，其中至少一個R12為吡咯烷基、哌啶基或嗎啉基。
12.如權(quán)利要求7所述的寡聚物，其中至少一個R12為氧、三氟甲基胍基或腈。
13.如權(quán)利要求7所述的寡聚物，其中R11為乙基、異丙基、哌啶基、嘧啶基、膽酸酯、脫氧膽酸酯或-C(=0) (CH2)nCO2H，其中η為I至6。
14.如權(quán)利要求6所述的寡聚物，其中Z表示冠醚。
15.如權(quán)利要求14所述的寡聚物，其中Z具有以下結(jié)構(gòu)(X)或(XI)之一
16.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的寡聚物，其中至少一個⑶鍵具有以下結(jié)構(gòu)
17.如權(quán)利要求16所述的寡聚物，其中至少一個(B)鍵具有以下結(jié)構(gòu)(XIII)
18.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的寡聚物，其中對于至少一個出現(xiàn)的(B)鍵，R8為-C12烴基并且R9為C1-C12烴基。
19.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的寡聚物，其中對于至少一個出現(xiàn)的(B)鍵，R9為C1-C12芳烴基或芳基。
20.如權(quán)利要求19所述的寡聚物，其中R9具有以下結(jié)構(gòu)(XIV)、(XV)或(XVI)之一
21.如權(quán)利要求1所述的寡聚物，其中至少一個(B)鍵具有以下結(jié)構(gòu)之一
22.如前述權(quán)利要求中任一項所述的寡聚物，其中至少5%的亞基間鍵為(B)鍵。
23.如前述權(quán)利要求中任一項所述的寡聚物，其中至少10%至50%的亞基間鍵為(B)鍵。
24.如前述權(quán)利要求中任一項所述的寡聚物，其中每個(B)鍵每次出現(xiàn)時具有相同結(jié)構(gòu)。
25.如前述權(quán)利要求中任一項所述的寡聚物，其中每個Y和每個W為O。
26.如前述權(quán)利要求中任一項所述的寡聚物，其中所述寡聚物具有以下結(jié)構(gòu)(XVII)或其鹽或異構(gòu)體
27.如權(quán)利要求26所述的寡聚物，其中R18或R19中的至少一個為R2°。
28.如權(quán)利要求27所述的寡聚物，其中R2q為三苯甲基、甲氧基三苯甲基、二苯甲基、對苯甲基、三苯基乙?；?、三苯基丙基、二苯基乙?；?、氯代二苯基乙?；⑤p基二苯基乙?；⑷交柞；?、二苯基磷酰基、攏牛兒基、法呢基、異戊二烯基、月桂?；?、三甲氧基苯甲酸基、二苯基丙酸基、二甲基甘氨酸、1-輕基_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?；?、甲基琥珀酰亞胺基-環(huán)己酰、三乙烯己醇?；㈢晁嵋阴；?、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.如權(quán)利要求26所述的寡聚物，其中R2q為三苯甲基或三苯基乙酰基。
30.如權(quán)利要求26所述的寡聚物，其中R19為哌嗪基或
31.包含主鏈的寡聚物，所述主鏈包含由(A)型、(B)型亞基間鍵或其組合連接的嗎啉環(huán)結(jié)構(gòu)的序列，其中每個嗎啉環(huán)結(jié)構(gòu)支持堿基配對部分，使得所述寡聚物化合物可以以序列特異性方式與靶核酸結(jié)合，并且其中所述寡聚物包含3’末端、5’末端并且具有以下結(jié)構(gòu)(XVII)或其鹽或異構(gòu)體
32.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2°為C7X3tl芳基羰基。
33.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2tl具有以下結(jié)構(gòu)(XVIII)
34.如權(quán)利要求33所述的寡聚物，其中至少一個R23為Cl-C3tl烴氧基。
35.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2°為C7X3tl芳烴基羰基。
36.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2q具有以下結(jié)構(gòu)(XIX)、(XX)或(XXI)之一
37.如權(quán)利要求36所述的寡聚物，其中至少一個R23為C1X3tl烴氧基。
38.如權(quán)利要求36所述的寡聚物，其中m為O。
39.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2°為C6X3tl芳基。
40.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2tl具有以下結(jié)構(gòu)(XXII)
41.如權(quán)利要求40所述的寡聚物，其中至少一個R23為C1X3tl烴氧基。
42.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2tl具有以下結(jié)構(gòu)(XXIII)
43.如權(quán)利要求42所述的寡聚物，其中至少一個R23為鹵素。
44.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2°為C1X3tl烴基。
45.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2tl具有以下結(jié)構(gòu)(XXIV)、(XXV)、(XXVI)或(XXVII)之一
46.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2°為C1X3tl烴基羰基。
47.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2tl為-C(=0) (CH2)pSH或-C (=0) (CH2)pSSHet,其中P為I至6的整數(shù)并且Het為雜芳基。
48.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2°為C3X8環(huán)烴基羰基。
49.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2tl具有以下結(jié)構(gòu)(XXVIII)
50.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2°為_C(=0)(CH2)nCO2H，其中η為I至6。
51.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2tl為胍基。
52.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R19為-C(=0)0R21。
53.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中所述C7X3tl芳烴基為甲氧基三苯甲基。
54.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R20為-P(=0)(R22)20
55.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R18為三甲基甘氨酸。
56.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R19為-C(=0)OR21并且R18為氫、胍基、雜環(huán)基、C1X30烴基、C3-C8環(huán)烴基；c6_c3(l芳基、C3X3O烴基羰基、C3-C8環(huán)烴基羰基、C3X8環(huán)烴基烴基羰基、C7X3tl芳基羰基、C7X3tl芳烴基羰基、C2-C3tl烴氧基羰基、C3X8環(huán)烴氧基羰基、C7X3tl芳氧基羰基、C8X30芳烴氧基羰基或-P(=0) (R22)2，其中每個R22為C6-C12芳氧基。
57.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2°每次出現(xiàn)時獨立地為胍基、雜環(huán)基、C1X3q烴基、C3X8環(huán)烴基；C6_C3(I芳基、C3X3tl烴基羰基、C3X8環(huán)烴基羰基、C3X8環(huán)烴基烴基羰基、C7X3tl芳基羰基、C7X30芳烴基羰基、C2X30烴氧基羰基、C3-C8環(huán)烴氧基羰基、C7X30芳氧基羰基、C8X30芳烴氧基羰基或-P(=0) (R22)2。
58.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2°每次出現(xiàn)時獨立地為胍基、雜環(huán)基、C1X3q烴基、C3X8環(huán)烴基；C6X3tl芳基、C7X3tl芳烴基、C3X8環(huán)烴基羰基、C3X8環(huán)烴基烴基羰基、C7X3tl芳基羰基、C7X30芳烴基羰基、C2X30烴氧基羰基、C3-C8環(huán)烴氧基羰基、C7X30芳氧基羰基、C8_CM芳烴氧基羰基或_P(=0) (R22)2。
59.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2tl包含一個或多個鹵原子。
60.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2°為全氟代部分。
61.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2q為對-三氟甲基苯基、三氟甲基三苯甲基、全氟戊基或五氟苯基。
62.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R18不存在并且R19為R2°。
63.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R19不存在并且R18為R2°。
64.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R18和R19各自為R20。
65.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R18為細(xì)胞穿透肽并且R19為R2°。
66.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R19為細(xì)胞穿透肽并且R18為R2°。
67.如權(quán)利要求31-66中任一項所述的寡聚物，其中R17為甲基。
68.如權(quán)利要求31-66中任一項所述的寡聚物，其中R17不存在。
69.如權(quán)利要求31-68中任一項所述的寡聚物，其中L1包括二氨基磷酸酯鍵和哌嗪鍵。
70.如權(quán)利要求31-69中任一項所述的寡聚物，其中L1具有以下結(jié)構(gòu)(XXIX):
71.如權(quán)利要求70所述的寡聚物，其中R24不存在。
72.如權(quán)利要求70所述的寡聚物，其中R24為甲基。
73.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2°具有以下結(jié)構(gòu)(XXX)
74.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R19具有以下結(jié)構(gòu)
75.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2°為哌啶-4-基。
76.如權(quán)利要求31所述的寡聚物，其中R2°具有以下結(jié)構(gòu)之一
77.組合物，其包含前述權(quán)利要求中任一項所述寡聚物和藥物可接受的媒介物。
78.治療個體的疾病的方法，所述方法包括向有需要的個體給予治療有效量的權(quán)利要求1-76中任一項所述的寡聚物或權(quán)利要求77所述的組合物。
79.如權(quán)利要求78所述的方法，其中所述疾病為病毒感染、神經(jīng)肌肉疾病、細(xì)菌感染、炎癥或多囊性腎臟疾病。
80.如權(quán)利要求79所述的方法，其中所述病毒感染為流感。
81.如權(quán)利要求80所述的方法，其中所述神經(jīng)肌肉疾病為杜興氏肌營養(yǎng)不良。
82.嗎啉代亞基，其中所述嗎啉代亞基具有以下結(jié)構(gòu)(XXXI)或其鹽或異構(gòu)體，
83.如權(quán)利要求82所述的嗎啉代亞基，其中Z為氯。
84.如權(quán)利要求83所述的嗎啉代亞基，其中PG為三苯甲基或甲氧基三苯甲基。
85.權(quán)利要求82所述的嗎啉代亞基在制備權(quán)利要求1-76中任一項所述的寡聚物中的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含主鏈的寡聚物，所述主鏈包含由亞基間鍵連接的嗎啉環(huán)結(jié)構(gòu)序列，所述亞基間鍵使一個嗎啉環(huán)結(jié)構(gòu)的3’末端連接于鄰近的嗎啉環(huán)結(jié)構(gòu)的5’末端，其中每個嗎啉環(huán)結(jié)構(gòu)結(jié)合于堿基配對部分，使得寡聚物可以以序列特異性方式與靶核酸結(jié)合。公開的化合物可用于治療其中蛋白表達的抑制或異常mRNA剪接產(chǎn)物的修正產(chǎn)生有益治療效果的疾病。
文檔編號C07F9/24GK103003288SQ201180034599
公開日2013年3月27日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者貢納·J·漢森, 亞歷山大·查爾斯·魯?shù)婪? 蔡寶忠, 周明, 德懷特·D·懷勒 申請人:薩勒普塔醫(yī)療公司