三核苷酸帽类似物及其使用方法与流程

背景技术：

1、体外转录的信使rna(mrna)具有许多体内应用，如疫苗接种，其中施用编码特异性抗原的mrna以在患者体内引发保护性免疫；细胞疗法，其中在将这些改变的细胞递送到患者之前，将mrna离体转染到细胞中以改变细胞表型或功能；或替代疗法，其中将编码治疗性蛋白的mrna施用于所述患者。

2、用于体内应用的mrna分子的主要结构元件包含mrna的5'端上的帽结构。天然存在的帽结构包含通过所述mrna分子5'端的5'-至5'-三磷酸链连接的7-甲基鸟苷(7mg或m7g)。帽必须存在，mrna才能保持蛋白质合成的模板活性。帽的化学结构可以调节细胞中的翻译效率。因此，有效的帽结构是必要的。

技术实现思路

1、本技术实现要素：是本发明的各个方面的简要概述，并且介绍了在下文具体实施方式部分中进一步描述的一些概念。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在单独使用以确定所要求保护的主题的范围。应当通过参考整个说明书的适当部分、任何附图或所有附图以及每个权利要求来理解主题。

2、本文描述了三核苷酸帽类似物以及制备和使用其的方法。本文提供了一种具有下式的化合物：

3、

4、或其任何立体异构体，其中：是单键或双键；r1是h或ch3；r2是h，并且r3是och3或f，或者r2和r3共价键合在一起，并且与中间原子一起形成2'-o,4'-c亚甲基桥；x1是o或ch；x2是ch2或ch；x3是o或s；每个独立的y是h+或阳离子；并且n是0、1、2、3或4，其中当x1是ch时，x2是ch，并且是双键。任选地，所述化合物具有以下结构：

5、

6、

7、或其任何立体异构体。

8、本文还提供了一种具有下式的化合物：

9、

10、或其任何立体异构体，其中：r1是h或ch3，x1是o或s，每个独立的y是h+或阳离子，n是0、1、2、3或4，其中当x1是s时，r1是ch3。任选地，所述化合物具有以下结构：

11、

12、

13、或其任何立体异构体。

14、本文还提供了一种具有下式的化合物：

15、

16、或其任何立体异构体，其中：r1是h或ch3；每个独立的y是h+或阳离子；并且n是0、1、2、3或4。任选地，所述化合物具有以下结构：

17、

18、

19、或其任何立体异构体。

20、另外地，本文还提供了一种具有下式的化合物：

21、

22、或其任何立体异构体，其中：r1是h或ch3；x1、x2和x3各自独立地选自o和s，其中当x1、x2或x3中的一个是s时，x1、x2和x3的其余部分是o；每个独立的y是h+或阳离子；并且n是0、1、2、3或4。任选地，所述化合物具有以下结构：

23、

24、

25、或其任何立体异构体。

26、进一步，本文还提供了一种具有下式的化合物：

27、

28、或其任何立体异构体，其中：r1是h或ch3；r2是h，并且r3是f，或者r2和r3共价键合在一起，并且与中间原子一起形成2'-o,4'-c亚甲基桥；每个独立的y是h+或阳离子；并且n是0、1、2、3或4，其中当r2是h并且r3是f时，r1不是h。任选地，所述化合物具有以下结构：

29、

30、

31、或其任何立体异构体。

32、本文还提供了一种具有下式的化合物：

33、

34、或其任何立体异构体，其中：r1是h或ch3；x1、x2、x3和x4各自独立地选自o和s；每个独立的y是h+或阳离子；并且n是0、1、2、3或4，其中x1、x2、x3和x4中的一个是s。任选地，所述化合物具有以下结构：

35、

36、

37、

38、或其任何立体异构体。

39、进一步，本文还提供了一种具有下式的化合物：

40、

41、或其任何立体异构体，其中r1和r2各自独立地选自h和ch3；每个独立的y是h+或阳离子；并且n是0、1、2、3或4，其中r1或r2中的至少一个是ch3。任选地，所述化合物具有以下结构：

42、

43、

44、或其任何立体异构体。

45、本文还提供了一种具有下式的化合物：

46、

47、或其任何立体异构体，其中：r1和r2各自独立地选自h和ch3；每个独立的y是h+或阳离子；并且n是0、1、2、3或4。任选地，所述化合物具有以下结构：

48、

49、或其任何立体异构体。

50、另外地，本文还提供了一种具有下式的化合物：

51、

52、或其任何立体异构体，其中r1是h或ch3；r2是oh、f、经取代的或未经取代的烷氧基或硫代；r3是h或ch3；每个独立的y是h+或阳离子；并且n是0、1、2、3或4，其中当r2是oh时，r1不是h。任选地，所述化合物具有以下结构：

53、

54、

55、

56、或其任何立体异构体。

57、本文还提供了一种具有下式的化合物：

58、

59、或其任何立体异构体，其中r1是h和ch3；每个独立的y是h+或阳离子；并且n是0、1、2、3或4。任选地，所述化合物具有以下结构：

60、

61、或其任何立体异构体。

62、另外地，本文还提供了一种具有下式的化合物：

63、

64、或其任何立体异构体，其中r1是h和ch3；每个独立的y是h+或阳离子；并且n是0、1、2、3或4。任选地，所述化合物具有以下结构：

65、

66、或其任何立体异构体。

67、本文还提供了一种具有下式的化合物：

68、

69、或其任何立体异构体，其中r1和r2各自独立地选自h和ch3；每个独立的y是h+或阳离子；并且n是0、1、2、3、4或5。任选地，所述化合物具有以下结构：

70、

71、或其任何立体异构体。

72、本文还描述了所公开的化合物的氘代形式。例如，本文提供了一种化合物，所述化合物选自由以下组成的组：

73、

74、

75、或其任何立体异构体。

76、本文还描述了一种药物组合物，其包含如本文所描述的化合物以及药学上可接受的载剂。还提供了一种包括5'-帽的rna分子，其中所述5'-帽包含如本文所描述的化合物。任选地，所述rna分子是信使rna(mrna)分子或自扩增rna(sarna)分子。还提供了在对象中诱导治疗效果的方法。所述方法包括向所述对象施用如本文所描述的rna分子(例如，mrna或sarna分子)。所施用的rna可以含有一定量的免疫原性双链rna(dsrna)。按每一ug所施用的rna计算dsrna的量。

77、本文进一步提供了向动物施用治疗剂量单位的包含5'-帽的mrna分子的方法。在一些实例中，所述5'-帽包含如本文所描述的化合物。在一些实例中，所述5'-帽包含选自由以下组成的组的化合物或其任何立体异构体：

78、

79、

80、

81、其中，在一些实例中，所述治疗剂量单位(例如，治疗性mrna剂量单位)包含少于7ng/μg的双链rna(dsrna)，并且其中，在一些实例中，与包括7ng/μg或更多dsrna的所述mrna分子的等效治疗剂量单位相比，所述对象对所述mrna分子的所施用的治疗剂量单位表现出增加的耐受性。任选地，所述增加的耐受性是通过在所述施用前和所述施用后一定时间段测量以下中的一项或多项来确定的：体重、器官重量、天冬氨酸氨基转移酶(ast)水平、丙氨酸转氨酶(alt)水平、c反应蛋白(crp)水平、降钙素原(pct)水平、白介素-6(il-6)水平、红细胞沉降率(esr)、血清淀粉样蛋白a水平和血清铁蛋白水平。任选地，所述增加的耐受性是通过在标准体内测定中进行测试来测量的。在一些实例中，所述增加的耐受性是如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的剂量单位的耐受性增加至少20％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的剂量单位的耐受性增加至少25％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的剂量单位的耐受性增加至少30％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的剂量单位的耐受性增加至少35％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的剂量单位的耐受性增加至少40％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的剂量单位的耐受性增加至少45％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的剂量单位的耐受性增加至少50％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的剂量单位的耐受性增加至少55％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的剂量单位的耐受性增加至少60％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的剂量单位的耐受性增加至少65％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的剂量单位的耐受性增加至少70％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的剂量单位的耐受性增加至少75％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的剂量单位的耐受性增加至少80％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的剂量单位的耐受性增加至少85％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的剂量单位的耐受性增加至少90％，或如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的剂量单位的耐受性增加至少95％。

82、任选地，所述mrna分子的所述治疗剂量单位包含少于6.9ng/μg的双链rna(dsrna)、少于6.8ng/μg的双链rna(dsrna)、少于6.7ng/μg的双链rna(dsrna)、少于6.6ng/μg的双链rna(dsrna)、少于6.5ng/μg的双链rna(dsrna)、少于6.4ng/μg的双链rna(dsrna)、少于6.3ng/μg的双链rna(dsrna)、少于6.2ng/μg的双链rna(dsrna)、少于6.1ng/μg的双链rna(dsrna)、少于6.0ng/μg的双链rna(dsrna)、少于5.9ng/μg的双链rna(dsrna)、少于5.8ng/μg的双链rna(dsrna)、少于5.7ng/μg的双链rna(dsrna)、少于5.6ng/μg的双链rna(dsrna)、少于5.5ng/μg的双链rna(dsrna)、少于5.4ng/μg的双链rna(dsrna)、少于5.3ng/μg的双链rna(dsrna)、少于5.2ng/μg的双链rna(dsrna)、少于5.1ng/μg的双链rna(dsrna)、少于5.0ng/μg的双链rna(dsrna)、少于4.9ng/μg的双链rna(dsrna)、少于4.8ng/μg的双链rna(dsrna)、少于4.7ng/μg的双链rna(dsrna)、少于4.6ng/μg的双链rna(dsrna)、少于4.5ng/μg的双链rna(dsrna)、少于4.4ng/μg的双链rna(dsrna)、少于4.3ng/μg的双链rna(dsrna)、少于4.2ng/μg的双链rna(dsrna)、少于4.1ng/μg的双链rna(dsrna)、少于4.0ng/μg的双链rna(dsrna)、少于3.9ng/μg的双链rna(dsrna)、少于3.8ng/μg的双链rna(dsrna)、少于3.7ng/μg的双链rna(dsrna)、少于3.6ng/μg的双链rna(dsrna)、少于3.5ng/μg的双链rna(dsrna)、少于3.4ng/μg的双链rna(dsrna)、少于3.3ng/μg的双链rna(dsrna)、少于3.2ng/μg的双链rna(dsrna)、少于3.1ng/μg的双链rna(dsrna)、少于3.0ng/μg的双链rna(dsrna)、少于2.9ng/μg的双链rna(dsrna)、少于2.8ng/μg的双链rna(dsrna)、少于2.7ng/μg的双链rna(dsrna)、少于2.6ng/μg的双链rna(dsrna)、少于2.5ng/μg的双链rna(dsrna)、少于2.4ng/μg的双链rna(dsrna)、少于2.3ng/μg的双链rna(dsrna)、少于2.2ng/μg的双链rna(dsrna)、少于2.1ng/μg的双链rna(dsrna)、少于2.0ng/μg的双链rna(dsrna)、少于1.9ng/μg的双链rna(dsrna)、少于1.8ng/μg的双链rna(dsrna)、少于1.7ng/μg的双链rna(dsrna)、少于1.6ng/μg的双链rna(dsrna)、少于1.5ng/μg的双链rna(dsrna)、少于1.4ng/μg的双链rna(dsrna)、少于1.3ng/μg的双链rna(dsrna)、少于1.2ng/μg的双链rna(dsrna)、少于1.1ng/μg的双链rna(dsrna)、少于1.0ng/μg的双链rna(dsrna)、少于0.9ng/μg的双链rna(dsrna)、少于0.8ng/μg的双链rna(dsrna)、少于0.7ng/μg的双链rna(dsrna)、少于0.6ng/μg的双链rna(dsrna)、少于0.5ng/μg的双链rna(dsrna)、少于0.4ng/μg的双链rna(dsrna)、少于0.3ng/μg的双链rna(dsrna)、少于0.2ng/μg的双链rna(dsrna)或少于0.1ng/μg的双链rna(dsrna)。

83、本文进一步提供了一种用于在对象中增加多肽的体内翻译的方法，所述方法包含向所述对象施用包括有效量的编码多肽的mrna的治疗剂量单位，其中所述mrna包含具有下式的5'-帽或其任何立体异构体：

84、

85、其中所施用的治疗剂量单位比施用编码所述多肽的对照mrna时在所述对象中引发相同应答所需的治疗剂量单位低至少20％，其中所述对照mrna包括具有下式的5'-帽或其任何立体异构体：

86、

87、本文还提供了一种用于在对象中增加多肽的体内翻译的方法，所述方法包括向所述对象施用包含有效量的编码多肽的mrna的治疗剂量单位，其中所述mrna包含具有下式的5'-帽或其任何立体异构体：

88、

89、其中所施用的治疗剂量单位比施用编码所述多肽的对照mrna时在所述对象中引发相同应答所需的治疗剂量单位低至少20％，其中所述对照mrna包含具有下式的5'-帽或其任何立体异构体：

90、

91、本文进一步提供了一种用于在对象中增加多肽的体内翻译的方法，所述方法包含向所述对象施用包含有效量的编码多肽的mrna的治疗剂量单位，其中所述mrna包括具有下式的5'-帽或其任何立体异构体：

92、

93、其中所施用的治疗剂量单位比施用编码所述多肽的对照mrna时在所述对象中引发相同应答所需的治疗剂量单位低至少20％，其中所述对照mrna包含具有下式的5'-帽或其任何立体异构体：

94、

95、本文还提供了一种用于在对象中增加多肽的体内翻译的方法，所述方法包含向所述对象施用包括有效量的编码多肽的mrna的治疗剂量单位，其中所述mrna包含具有下式的5'-帽或其任何立体异构体：

96、

97、其中所施用的治疗剂量单位比施用编码所述多肽的对照mrna时在所述对象中引发相同应答所需的治疗剂量单位低至少20％，其中所述对照mrna包含具有下式的5'-帽或其任何立体异构体：

98、

99、任选地，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的，与施用所述对照mrna时在所述对象中引发所述相同应答所需的所述治疗剂量单位相比，所述对象对所施用的治疗剂量单位表现出增加的耐受性。在一些情况下，所述增加的耐受性是如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的治疗剂量单位的耐受性增加至少20％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的治疗剂量单位的耐受性增加至少25％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的治疗剂量单位的耐受性增加至少30％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的治疗剂量单位的耐受性增加至少35％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的治疗剂量单位的耐受性增加至少40％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的治疗剂量单位的耐受性增加至少45％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的治疗剂量单位的耐受性增加至少50％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的治疗剂量单位的耐受性增加至少55％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的治疗剂量单位的耐受性增加至少60％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的治疗剂量单位的耐受性增加至少65％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的治疗剂量单位的耐受性增加至少70％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的治疗剂量单位的耐受性增加至少75％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的治疗剂量单位的耐受性增加至少80％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的治疗剂量单位的耐受性增加至少85％，如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的治疗剂量单位的耐受性增加至少90％，或如通过在标准体内测定中进行测试所测量的比所施用的治疗剂量单位的耐受性增加至少95％。

100、任选地，所述所施用的治疗剂量单位包括少于6.9ng/μg的双链rna(dsrna)、少于6.8ng/μg的双链rna(dsrna)、少于6.7ng/μg的双链rna(dsrna)、少于6.6ng/μg的双链rna(dsrna)、少于6.5ng/μg的双链rna(dsrna)、少于6.4ng/μg的双链rna(dsrna)、少于6.3ng/μg的双链rna(dsrna)、少于6.2ng/μg的双链rna(dsrna)、少于6.1ng/μg的双链rna(dsrna)、少于6.0ng/μg的双链rna(dsrna)、少于5.9ng/μg的双链rna(dsrna)、少于5.8ng/μg的双链rna(dsrna)、少于5.7ng/μg的双链rna(dsrna)、少于5.6ng/μg的双链rna(dsrna)、少于5.5ng/μg的双链rna(dsrna)、少于5.4ng/μg的双链rna(dsrna)、少于5.3ng/μg的双链rna(dsrna)、少于5.2ng/μg的双链rna(dsrna)、少于5.1ng/μg的双链rna(dsrna)、少于5.0ng/μg的双链rna(dsrna)、少于4.9ng/μg的双链rna(dsrna)、少于4.8ng/μg的双链rna(dsrna)、少于4.7ng/μg的双链rna(dsrna)、少于4.6ng/μg的双链rna(dsrna)、少于4.5ng/μg的双链rna(dsrna)、少于4.4ng/μg的双链rna(dsrna)、少于4.3ng/μg的双链rna(dsrna)、少于4.2ng/μg的双链rna(dsrna)、少于4.1ng/μg的双链rna(dsrna)、少于4.0ng/μg的双链rna(dsrna)、少于3.9ng/μg的双链rna(dsrna)、少于3.8ng/μg的双链rna(dsrna)、少于3.7ng/μg的双链rna(dsrna)、少于3.6ng/μg的双链rna(dsrna)、少于3.5ng/μg的双链rna(dsrna)、少于3.4ng/μg的双链rna(dsrna)、少于3.3ng/μg的双链rna(dsrna)、少于3.2ng/μg的双链rna(dsrna)、少于3.1ng/μg的双链rna(dsrna)、少于3.0ng/μg的双链rna(dsrna)、少于2.9ng/μg的双链rna(dsrna)、少于2.8ng/μg的双链rna(dsrna)、少于2.7ng/μg的双链rna(dsrna)、少于2.6ng/μg的双链rna(dsrna)、少于2.5ng/μg的双链rna(dsrna)、少于2.4ng/μg的双链rna(dsrna)、少于2.3ng/μg的双链rna(dsrna)、少于2.2ng/μg的双链rna(dsrna)、少于2.1ng/μg的双链rna(dsrna)、少于2.0ng/μg的双链rna(dsrna)、少于1.9ng/μg的双链rna(dsrna)、少于1.8ng/μg的双链rna(dsrna)、少于1.7ng/μg的双链rna(dsrna)、少于1.6ng/μg的双链rna(dsrna)、少于1.5ng/μg的双链rna(dsrna)、少于1.4ng/μg的双链rna(dsrna)、少于1.3ng/μg的双链rna(dsrna)、少于1.2ng/μg的双链rna(dsrna)、少于1.1ng/μg的双链rna(dsrna)、少于1.0ng/μg的双链rna(dsrna)、少于0.9ng/μg的双链rna(dsrna)、少于0.8ng/μg的双链rna(dsrna)、少于0.7ng/μg的双链rna(dsrna)、少于0.6ng/μg的双链rna(dsrna)、少于0.5ng/μg的双链rna(dsrna)、少于0.4ng/μg的双链rna(dsrna)、少于0.3ng/μg的双链rna(dsrna)、少于0.2ng/μg的双链rna(dsrna)或少于0.1ng/μg的双链rna(dsrna)。

101、本文进一步描述了合成三核苷酸化合物的方法。在一个实例中，合成三核苷酸化合物的方法包含将n7-甲基-鸟苷-5'-二磷酸与活化试剂混合以形成活性中间体；使所述活性中间体与咪唑反应以形成经活化的中间体；以及将盐试剂(例如，氯盐，如氯化镁或氯化锌)和二核苷酸添加到所述经活化的中间体中以形成三核苷酸化合物，其中所述方法是一锅合成法。在一些实例中，合成三核苷酸化合物的方法包含混合具有以下结构的n7-甲基-鸟苷-5'-二磷酸：

102、

103、其中x1和x2各自独立地选自由o和s组成的组；x3是o；r1和r2各自独立地选自h、oh、n3、f、经取代的或未经取代的烷氧基和硫代，其中r1和r2任选地组合以形成杂环，与活化试剂和咪唑混合以形成经活化的中间体；以及添加盐试剂(例如，氯盐，如氯化镁或氯化锌)和具有以下结构的二核苷酸：

104、

105、其中是单键或双键；x4和x6各自独立地选自由o和s组成的组；x5是o、s或ch；x7是ch或ch2；r3是oh、ome、f，并且r4是h，或者其中r3和r4共价键合在一起，并且与中间原子一起形成2'-o,4'-c亚甲基桥；b1和b2各自独立地选自由嘌呤环和嘧啶环组成的组，添加到经活化的中间体中，以形成具有以下结构的三核苷酸化合物：

106、

107、其中所述方法是一锅合成法。

108、在其它实例中，合成三核苷酸化合物的方法包含将具有以下结构的二核苷酸：

109、其中

110、是单键或双键；x4是o；x6是o或s；x5是o、s或ch；x7是ch或ch2；r3是oh、ome、f，并且r4是h，或者其中r3和r4共价键合在一起，并且与中间原子一起形成2'-o,4'-c亚甲基桥；并且b1和b2各自独立地选自由嘌呤环和嘧啶环组成的组，与活化试剂和咪唑混合，以形成具有以下结构的经活化的磷酸咪唑化物：

111、以及

112、将盐试剂(例如，氯盐，如氯化镁或氯化锌)和具有以下结构的化合物：

113、其中

114、x1和x2各自独立地选自由o和s组成的组；x3是s；r1和r2各自独立地选自h、oh、n3、f、经取代的或未经取代的烷氧基和硫代，其中r1和r2任选地组合以形成杂环，添加到所述经活化的磷酸咪唑化物中，以形成具有以下结构的所述三核苷酸化合物：

115、

116、在其它实例中，合成三核苷酸化合物的方法包含将具有以下结构的二磷酸二核苷酸：

117、其中

118、是单键或双键；x3是o；x4和x6各自独立地选自o和s；x5是o、s或ch；x7是ch或ch2；r3是oh、ome、f，并且r4是h，或者其中r3和r4共价键合在一起，并且与中间原子一起形成2'-o,4'-c亚甲基桥；并且b1和b2各自独立地选自由嘌呤环和嘧啶环组成的组，与活化试剂和咪唑混合，以形成具有以下结构的经活化的磷酸咪唑化物：

119、以及

120、将盐试剂(例如，氯盐，如氯化镁或氯化锌)和具有以下结构的化合物：

121、其中

122、x1和x2各自独立地选自o和s；并且r1和r2各自独立地选自h、oh、n3、f、经取代的或未经取代的烷氧基和硫代，其中r1和r2任选地组合以形成杂环，添加到所述经活化的磷酸咪唑化物中，以形成具有以下结构的所述三核苷酸化合物：

123、

124、其中所述方法是一锅合成法。

125、在下文附图和说明书中阐述了一个或多个实施方式的细节。根据说明书和附图以及权利要求书，其它特征、对象和优点将显而易见。