高活性・低毒性を両立する立体制御ボラノホスフェート核酸医薬の開発

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H02610
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 和田 猛 東京理科大学, 薬学部生命創薬科学科, 教授 (90240548)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: 核酸医薬 / アンチセンス核酸 / ボラノホスフェート核酸 / 立体制御 / 不斉合成 / リン原子修飾核酸

研究実績の概要

本研究の目的は、従来のホスホロチオエート核酸医薬を凌駕し、高い標的遺伝子発現制御活性と低毒性を両立する、リン原子の立体化学が制御されたボラノホスフェート核酸医薬を創製することである。ボラノホスフェート核酸の合成では、天然型核酸やホスホロチオエート核酸の合成で用いられるアシル型の塩基部保護基を用いることができない。塩基部アミノ基をアシル基で保護すると、合成中間体の亜リン酸誘導体をボラノ化する際にアミドが非可逆的に還元されてアルキルアミノ基に変換されてしまうからである。そこで、本研究では、塩基性条件下除去される不斉補助基を有する塩基部無保護のオキサザホスホリジン誘導体をモノマーユニットとして用いる新規合成法の開発を行うこととした。塩基部無保護のモノマーは、有機溶媒に対する溶解度が低いことが問題である。2021年度は、塩基部無保護のモノマーの反応溶媒への溶解度を向上させる脂溶性官能基の構造と導入数、導入位置を検討した。まず、脂溶性官能基Xを5’-水酸基保護基であるトリチル基に2個導入したところ、塩基部無保護ヌクレオシド誘導体のホスフィチル化反応溶媒に対する溶解度は顕著に増大したものの、モノマーユニットの縮合反応溶媒に対する溶解度は十分に向上させることはできなかった、そこで、脂溶性官能基Xをリン原子の立体を制御していないオキサホスホリジン誘導体の窒素原子に導入したところ、モノマーユニットの縮合反応溶媒に対する溶解度を顕著に向上させることに成功した。新規の構造を有するモノマーの縮合反応効率を固相法により検討したところ、従来のモノマーユニットと同等か、それを上回る収率で縮合反応を行うことができた。さらに、ボラノ化、固相担体からの切り出しを行い、目的とするボラノホスフェート結合を有する2量体を高収率で得ることができた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2021年度の最大の目標である、塩基部無保護のモノマーの反応溶媒への溶解度を向上させる脂溶性官能基の構造Xと導入数、導入位置を見出すことができた。なお、リン原子の立体化学がモノマーの溶解度に及ぼす影響は少ないと考え、合成が安価で簡便な立体非制御の誘導体で検討を行った。

今後の研究の推進方策

縮合反応溶媒に対する高い溶解度を有する塩基部無保護のモノマーの構造を見出したので、2022年度より、リン原子の立体化学が制御された誘導体の合成を行い、縮合反応効率、立体選択性、長鎖オリゴマーの合成を検討する。

研究成果

• [雑誌論文] Synthesis of thioamides from thiocarboxylic acids using phosphonium-type condensing reagents (2021)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Ayaka, Takagi Kazunori, Sato Kazuki, Wada Takeshi
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 巻: 75 ページ: 153179～153179
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2021.153179
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inhibition of off-target cleavage by RNase H using an artificial cationic oligosaccharide (2021)
  • 著者名/発表者名: Hara Rintaro Iwata, Wada Takeshi
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem. 巻: 19 ページ: 6865～6870
  • DOI: 10.1039/D1OB00983D
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Solid-Phase Stereocontrolled Synthesis of Oligomeric P-Modified Glycosyl Phosphate Derivatives Using the Oxazaphospholidine Method (2021)
  • 著者名/発表者名: Sato Kazuki, Hagio Tomoya, Sano Michi, Muramoto Kazumasa, Yaoita Aya, Noro Mihoko, Hara Rintaro Iwata, Wada Takeshi
  • 雑誌名: ACS Omega 巻: 6 ページ: 20026～20041
  • DOI: 10.1021/acsomega.1c03058
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cholesterol-functionalized DNA/RNA heteroduplexes cross the blood?brain barrier and knock down genes in the rodent CNS (2021)
  • 著者名/発表者名: Nagata T., Dwyer C. A., Yoshida-Tanaka K., Ihara K., Ohyagi M., Kaburagi, H.、Miyata H., Ebihara S., Yoshioka K., Ishii T., Miyata K.. Miyata K., Powers B., Igari T., Yamamoto S., Arimura N., Hirabayashi H., Uchihara T., Hara R. Iwata, Wada T., Bennett C. F., Seth Punit P., Rigo F., Yokota T.
  • 雑誌名: Nat. Biotech. 巻: 39 ページ: 1529～1536
  • DOI: 10.1038/s41587-021-00972-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solution-phase synthesis of oligodeoxyribonucleotides using the H-phosphonate method with N-unprotected 5′-phosphite monomers (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsuda Hiromasa, Yoshida Erina, Shinoda Takaaki, Sato Kazuki, Hara Rintaro Iwata, Wada Takeshi
  • 雑誌名: RSC Adv. 巻: 11 ページ: 38094～38107
  • DOI: 10.1039/d1ra06619f
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Solid-phase synthesis of oligouridine boranophosphates using the H-boranophosphonate method with 2′-O-(2-cyanoethoxymethyl) protection (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsuda Hiromasa, Ito Hiroaki, Nukaga Yohei, Uehara Sho, Sato Kazuki, Hara Rintaro Iwata, Wada Takeshi
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 巻: 87 ページ: 153526～153526
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2021.153526
  • 査読あり
• [学会発表] 日本発の新規モダリティを継続的に生み出すためには何が必要か？ (2021)
  • 著者名/発表者名: 和田猛
  • 学会等名: BioJapan2021
  • 招待講演
• [学会発表] 革新的次世代医薬への期待 (2021)
  • 著者名/発表者名: 和田猛
  • 学会等名: TUSフォーラム2021
  • 招待講演
• [学会発表] 核酸医薬の有効性と安全性を向上させる新規分子技術 (2021)
  • 著者名/発表者名: 和田猛
  • 学会等名: 第23回ケムステバーチャルシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 核酸医薬の展望～新たな合成技術が拓く未来 (2021)
  • 著者名/発表者名: 和田猛
  • 学会等名: CPhI Japan 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 究極の核酸合成反応を目指して (2021)
  • 著者名/発表者名: 和田猛
  • 学会等名: The 48th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry 2021 (ISNAC2021)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of new molecular technologies for oligonucleotide therapeutics (2021)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Wada
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 進化を続ける核酸化学 (2021)
  • 著者名/発表者名: 日本化学会
  • 総ページ数: 228
  • 出版者: 化学同人
  • ISBN: 978-4-7598-1401-9
• [図書] 核酸医薬 本領を発揮する創薬モダリティ (2021)
  • 著者名/発表者名: 横田 隆徳
  • 総ページ数: 204
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 978-4-7581-0398-5
• [産業財産権] ホスホロチオエート及びボラノホスフェートを含むキメラ型核酸オリゴマー、及びその製造方法 (2021)
  • 発明者名: 5.和田猛、佐藤一樹、髙橋裕平
  • 権利者名: 5.和田猛、佐藤一樹、髙橋裕平
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2021-092873