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CN115057903B - 一种含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物及其制备方法和应用 Download PDF

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CN115057903B CN202210716120.6A CN202210716120A CN115057903B CN 115057903 B CN115057903 B CN 115057903B CN 202210716120 A CN202210716120 A CN 202210716120A CN 115057903 B CN115057903 B CN 115057903B
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Abstract

本发明提供了一种含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物及其制备方法和应用,该含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物的分子式为m7GpppA2'OMepG,其中m7G为N7‑甲基化的鸟苷或任何鸟苷类似物,A为任何天然的、修饰的或非天然的腺苷或任何腺苷类似物。本发明提供的含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物合成的mRNA具有更低的免疫原性和更高的蛋白翻译效率、更高的稳定性。

Description

一种含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物及其制备方法和 应用
技术领域
本发明涉及化学及生物工程技术领域,具体涉及一种含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物及其制备方法和应用。
背景技术
在真核细胞中,大多数信使RNA(mRNA)的5'末端被封闭,或“帽化(加帽)”,所述帽包含有在两个核苷部分之间的5'-5'三磷酸键合和远端鸟嘌呤环上的7-甲基,mRNA的帽化促进其在细胞中的正常功能。通过体外转录合成mRNA已经成为引入外源基因并进行表达蛋白的重要工具,并广泛应用于疾病的治疗和预防中,体外转录合成mRNA使得工作人员能够制备在各种生物学应用中表现适当的RNA分子。此类应用包括多肽的研究应用和商业生产,例如,在无细胞翻译体系中产生在特定位点包含“非天然”氨基酸的多肽,或在培养的细胞中产生就其活性或稳定性而言需要翻译后修饰的多肽。在后者体系中,合成进行显著更长的时间,并因此产生更多的蛋白质。
专利CN201680067458.6报道了用于合成5’-加帽RNA的组合物和方法。其中起始加帽寡核苷酸引物具有通式形式m7Gppp[N2’OMe]n[N]m,其中m7G为N7-甲基化的鸟苷或任何鸟苷类似物,N为任何天然的、修饰的或非天然的核苷,“n”可以是从0至4的任何整数且“m”可以是从1至9的整数。Cleancap属于Cap1,与ARCA使用二聚体(m7GpppG)启动T7转录不同,CleanCap使用三聚体(m7GpppAmG)启动T7转录。该方法的产量比较高,每毫升转录反应体系制备4mg加帽的RNA,加帽效率可达90%,其转录产物的免疫原性低于ARCA。
5’位加帽类似物是降低mRNA免疫原性的关键结构,通过优化帽类似物的结构可以降低mRNA的免疫原性。因此,需要不断优化帽类似物的结构,发现比目前已有的Cleancap免疫原性更低的新型帽类似物。本发明通过在帽类似物结构中用吗啉环结构替代五元糖环,可以降低mRNA与RIG-I结合能力较低,显著降低mRNA的免疫原性。
发明内容
为了进一步提高RNA的稳定性、延长药物半衰期、明显提高mRNA的稳定性,降低mRNA与RIG-I结合能力较低,本申请提供了一种含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物及其制备方法和应用,该含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物结构中含有吗啉环结构替换原有的五元糖环结构,替换后由于吗啉环具有较好的抵抗内源性内切酶和外切酶降解的能力,可提高RNA的稳定性,延长药物半衰期,明显提高mRNA的稳定性。同时吗啉环结构的帽类似物合成的mRNA与RIG-I结合能力较低,表现出更低的免疫原性。
一种含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物,其包含以下结构:
其中,X1、X2和X3分别独立的为O、CH2或NH;
Y1、Y2和Y3分别独立的为O、S、Se或BH3
RaRb为/>且当Ra为/>时,Rb为/>
R1为氢、羟基、取代或未取代的O-烷基、取代或未取代的S-烷基、取代或未取代的NH-烷基、取代或未取代的N-二烃基、取代或未取代的O-芳香基、取代或未取代的S-芳香基、取代或未取代的NH-芳香基、取代或未取代的O-芳烷基、取代或未取代的S-芳烷基、取代或未取代的NH-芳烷基;
R2和R3独立的为H、OH、烷基、O-烷基、卤素;
B1和B2独立的为天然的、或修饰的、或非天然的核苷碱基。
含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物的制备方法,包括以下步骤:(1)中间体F的合成:从鸟苷出发合成化合物A,在化合物A的基础上依次进行二磷酸化、N7的甲基化、多磷酸的咪唑化反应,合成中间体F;(2)磷酸酯键连接的二核苷酸的制备:通过(亚)磷酰胺单体与双取代核苷单体,在四氮唑的作用下偶联形成第一个磷酸酯键,通过酸作用,脱除保护基,然后引入第二个磷酸,最终水解得到磷酸酯键连接的二核苷酸;(3)含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成:中间体F与磷酸酯键连接的二核苷酸反应制备含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物;
(亚)磷酰胺单体结构式为:
其中,R4为H、OH、烷基、O-烷基、卤素;B3和B4独立的为天然的、或修饰的、或非天然的核苷碱基。
上述双取代核苷单体选自中的任一种。
该含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)中间体F的合成:
(1-1)取鸟苷悬浮于乙醇中,将NaIO4溶解在40±5℃水中,剧烈搅拌下滴加到腺苷的悬浮液中。15min后,加入(NH4)2B4O7.4H2O。通过滴加三乙胺保持反应体系pH=8.5~9.0,室温下反应1.5h后,HPLC监控反应至腺苷≤1%。抽滤,并用乙醇洗涤滤饼。冰浴下向滤液中分批次加入NaBH3CN,室温下搅拌1h后,用TFA调pH=3~4,继续反应2h,HPCL监控反应完全。减压蒸馏除去残留的TFA。粗产物反相制备纯化,冻干,得到化合物A;
(1-2)将化合物A溶解在磷酸三甲酯中,反应液冷却至0±5℃,缓慢滴加三氯氧磷,室温反应4h后,加入2M的醋酸铵溶液猝灭反应,反相制备纯化,冻干得目标化合物B;
(1-3)取化合物B与三苯基膦,二硫二吡啶,咪唑,TEA悬浮DMF中,室温反应8h,HPLC监控反应至原料≤1%,反应液加入4M的高氯酸钠丙酮溶液,抽滤,滤饼用丙酮充分洗涤得目标化合物C;
(1-4)称取目标化合物C悬浮在DMF中,加入磷酸三乙胺和氯化锰,室温搅拌得8h,HPLC监控反应至原料≤1%,将反应液倒入水中得到化合物D的粗品水溶液。缓慢滴加硫酸二甲酯,过程中用2M的氢氧化钠调节pH不超过5,HPLC监测反应,反应结束后离子色谱纯化、冻干得目标化合物E;
(1-5)取化合物E与三苯基膦,二硫二吡啶,咪唑,TEA悬浮在DMF中,室温反应8h,HPLC监控反应至原料≤1%,反应液加入4M的高氯酸钠丙酮溶液,抽滤,滤饼用丙酮充分洗涤得目标化合物F;
(2)磷酸酯键连接的二核苷酸的制备:
称取2’OMe-rA亚磷酰胺单体于单口瓶中,用二氯甲烷溶解,再加入2’,3’乙酰基鸟苷,降温至25±2℃,氮气鼓吹下加入四氮唑,升温至25±2℃反应。监测反应结束后,将碘吡啶溶液加入到反应液中,监测反应结束后旋干,浓缩后的油膏溶解在二氯甲烷中,加入三氟乙酸,监测反应结束后,旋干,石油醚/二氯甲烷按一定比例打浆,过滤得中间体G1;将G1溶解在乙腈中,加入膦试剂、四氮唑充分搅拌反应,监测反应结束后,再加入碘吡啶溶液加入到反应液中,监测反应结束后旋干,在旋瓶中加入甲醇和浓氨水,室温反应4h,监测反应,反应结束后旋干,加入超纯水,进入反向离子渗透设备,洗涤浓缩,冻干得磷酸酯键连接的二核苷酸;
(3)含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成:
将m7UrGDP-Im溶解在含有MnCl2的DMF溶液中,并添加到得到的磷酸酯键连接的二核苷酸的DMF溶液中,将步骤(1)得到的中间体F溶解在含有MnCl2的DMF溶液中,并添加到步骤(2)得到的A-G-P的DMF溶液中。在室温下搅拌反应。24h后,用0.25M EDTA溶液终止反应。将混合物装载到DEAESephadex柱(30×500cm)上。将产物使用0-1.0M的TEAB洗脱液线性梯度洗脱。收集HPLC纯度>97%的洗脱产物,浓缩完以上分离液,再装载到强阴离子树脂,使用0-1.0M的醋酸钠洗脱液线性梯度洗脱,收集HPLC纯度>98.5%的洗脱产物,合并高纯度洗脱液,通过纳滤设备去除残留的醋酸钠溶液并浓缩得目标产物含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物。
该含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物用于T7 RNA酶体系下的mRNA加帽。T7RNA聚合酶是一种依赖DNA的RNA聚合酶,其对噬菌体T7启动子序列有高特异性。该酶从T7启动子插入到转录载体下游的DNA上合成大量RNA。T7 RNA聚合酶催化的IVT(体外转录)反应体系是目前最成熟的mRNA制备体系。
本发明提供了一种含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物,该含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物适用于以DNA序列为模板利用体外共转录方法生产的mRNA,该DNA序列可以来源或改造自病毒、动物、植物等物种,同时其生产的mRNA具有更低的免疫原性、更高的蛋白翻译效率、更好的稳定性。
本发明相比现有技术具有以下优点:
与现有帽结构类似物Cleancap相比,本发明的含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物其生产的mRNA具有更低的免疫原性、更高的蛋白翻译效率、更好的稳定性。
附图说明
图1是实施例1-3及对比例1-2的细胞表型图;
图2是实施例1-3及对比例1-2的荧光统计结果图;
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
各实施例中所使用的原料名称及来源参见下表1:
表1
以下各实施例中所使用的中间体F均通过以下步骤制备得到:
(1-1)取5.0g鸟苷悬浮于100mL乙醇中,将1.2eq.的NaIO4溶解在150mL的40℃温水中,剧烈搅拌下滴加到腺苷的悬浮液中。15min后,加入(NH4)2B4O7.4H2O(1.2eq.)。通过滴加三乙胺(约5.0mL)保持反应体系pH=8.5~9.0,室温下反应1.5h后,HPLC监控反应至腺苷≤1%。抽滤,并用乙醇洗涤滤饼。冰浴下向滤液中分批次加入NaBH3CN(1.3eq.),室温下搅拌1h后,用TFA调pH=3~4,继续反应2h,HPCL监控反应完全。减压蒸馏除去残留的TFA。粗产物反相制备纯化,冻干,得到化合物A;
(1-2)将2g化合物A溶解在20ml的磷酸三甲酯中,反应液冷却至0℃,缓慢滴加2.0eq三氯氧磷,室温反应4小时后,加入2M的醋酸铵溶液猝灭反应,反相制备纯化,冻干得目标化合物B;
(1-3)取2g化合物B与2eq的三苯基膦,2eq的二硫二吡啶,8eq的咪唑,1eq的TEA悬浮在20mL的DMF中,室温反应8小时,HPLC监控反应至原料≤1%,反应液加入4M的高氯酸钠丙酮溶液,抽滤,滤饼用丙酮充分洗涤得目标化合物C;
(1-4)称取2g目标化合物C悬浮在20mL DMF中,加入3.5eq的磷酸三乙胺和8eq的氯化锰,室温搅拌得8小时,HPLC监控反应至原料≤1%,将反应液倒入200mL水中得到化合物D的粗品水溶液。缓慢滴加8eq的硫酸二甲酯,过程中用2M的氢氧化钠调节pH不超过5,HPLC监测反应,反应结束后离子色谱纯化、冻干得目标化合物E;
(1-5)取1g化合物E与2eq的三苯基膦,2eq的二硫二吡啶,8eq的咪唑,1eq的TEA悬浮在10mL的DMF中,室温反应8小时,HPLC监控反应至原料≤1%,反应液加入4M的高氯酸钠丙酮溶液,抽滤,滤饼用丙酮充分洗涤得目标化合物F;
中间体F具体的反应路线流程,如下方程式(1):
合成例1中所使用A-G-P的合成路线为:称取5kg的2’OMe-rA亚磷酰胺单体于单口瓶中,用50L的二氯甲烷溶解,再加入2.73kg的2’,3’乙酰基鸟苷,降温至25±2℃,氮气鼓吹下加入880g四氮唑,升温至25±2℃反应。监测反应结束后,将1.2eq的碘吡啶溶液加入到反应液中,监测反应结束后旋干,浓缩后的油膏溶解在4L二氯甲烷中,加入1.1eq的三氟乙酸,监测反应结束后,旋干,石油醚/二氯甲烷按一定比例打浆,过滤得中间体G1;将G1溶解在4L乙腈中,加入1.2eq的膦试剂、1.2eq的四氮唑充分搅拌反应,监测反应结束后,再加入1.2eq的碘吡啶溶液加入到反应液中,监测反应结束后旋干,在旋瓶中加入3L甲醇和3L浓氨水,室温反应4小时,监测反应,反应结束后旋干,加入20L超纯水,进入反向离子渗透设备,洗涤浓缩,冻干得目标化合物A-G-P,反应路线流程,如下方程式(2):
合成例2中所使用的吗啉取代的A-G-P的合成方法参考实施例1中A-G-P合成方法,吗啉取代的A-G-P的反应路线流程,如下方程式(3):
其中C1的制备包括以下步骤:1)取10g A1和DMAP(0.1eq.)悬浮在10倍体积的吡啶中,室温下将TBDPSCl(1.1eq.)滴加到反应液中,室温反应至完全。将反应液浓缩除去吡啶,粗产物用甲醇重结晶得到A1;2)其中B1的合成参考中间体A的合成步骤;3)取5g B1溶解在二氯甲烷和乙腈的混合溶剂中(1:1,40mL),0℃下将溴化锂(3.2eq.)的乙腈溶液(10mL)滴加到反应液中,搅拌2分钟后将DBU(3.2eq.)滴加进去,继续搅拌2分钟。将N,N-二甲基磷氨基二氯化物(1.6eq.)滴加到反应液中,随后室温反应1小时,TLC监测反应完全。反应液浓缩后通过柱层析纯化得到C1。
实施例1:以中间体F和A-G-P为原料的含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
将中间体F(2mol)溶解在含有MnCl2(20mol)的DMF溶液中,并添加到A-G-P(1.8mol)的DMF溶液中。在室温下搅拌反应。24小时后,用10L的0.25MEDTA溶液终止反应。将混合物装载到DEAESephadex柱(30×500cm)上。将产物使用0-1.0M的TEAB洗脱液线性梯度洗脱。收集HPLC纯度>97%的洗脱产物,浓缩完以上分离液,再装载到强阴离子树脂,使用0-1.0M的醋酸钠洗脱液线性梯度洗脱,收集HPLC纯度>98.5%的洗脱产物,合并高纯度洗脱液,通过纳滤设备去除残留的醋酸钠溶液并浓缩得目标产物,反应路线流程,如下方程式(4):
实施例2:以中间体F和吗啉取代的A-G-P为原料的含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
以中间体F和吗啉取代的A-G-P为原料,参考实施例1目标产物的合成方法得到实施例2的起始加帽寡核苷酸引物。反应路线流程,如下方程式(5):
实施例3:以中间体N和吗啉取代的A-G-P为原料的含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物的合成方法
以中间体N和吗啉取代的A-G-P为原料,参考实施例1目标产物的合成方法得到实施例2的起始加帽寡核苷酸引物。反应路线流程,如下方程式(6):
其中,中间体N通过以下步骤得到:1)称取5g鸟苷,分散在50mL的DMF中,冰浴使反应液内温低于10℃,分两个批次加入1.2eq的TBSCl,HPLC监控反应至原料≤5%,反应结束后加入100mL的水将产物析出,过滤并洗涤滤饼;将2g滤饼溶解在10ml的磷酸三甲酯中,反应液冷却至0℃,缓慢滴加1.2eq三氯氧磷,低温反应4小时后,加入2M的醋酸铵溶液猝灭反应,反相色谱纯化得目标化合物f,得到的化合物f与1eq的三苯基膦,2eq的二硫二吡啶,4eq的咪唑充分反应,反应液加入4M的高氯酸钠丙酮溶液中析出,滤饼用丙酮充分洗涤得目标化合物g;
2)称取2g目标化合物g溶解DMF中,加入3eq的磷酸三丁胺,充分搅拌得目标化合物h,向反应液中加入20eq的水溶液,反应液冷却至4℃,缓慢滴加硫酸二甲酯,过程中用2M的氢氧化钠调节Ph不超过5,HPLC监测反应,反应结束后离子色谱纯化得目标化合物i;
3)将4g化合物i溶解在50mL DMF中,与1eq的三苯基膦,2eq的二硫二吡啶,4eq的咪唑充分反应,反应液加入4M的高氯酸钠丙酮溶液中析出,滤饼用丙酮充分洗涤得目标化合物N;反应路线流程,如下方程式(7):
对比例1:m7GpppA2’OmepG
m7GpppA2’OmepG的合成方法参考上述实施例的合成方法,反应路线流程,如下方程式(8):
各实施例所得到的含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物以及对比例所得到的加帽类似物结构如下表2所示,
表2
测试例1:mRNA体外转录产量及加帽效率的测定
利用含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物进行mRNA的体外合成:先用NotI线性化质粒,4℃酶切过夜;DNA模板抽提;体外转录合成mRNA,分别使用实施例1-3及对比例1的含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物作为帽结构。
反应体系如表3:
表3
体系 用量
T7 RNA聚合酶 50U
10X buffer 2μl
100mM ATP 1μl
100mM GTP 1μl
100mM CTP 1μl
100mM N1-Me-pUTP 1μl
100mM帽类似物 1μl
无机焦磷酸酶 0.05U
核酸酶抑制剂 20U
无菌无酶水 补足至20μl
模板 1μg
备注:在实验过程中,首先计算好体系所需物料体积,然后进行加样。首先在体系中加入无菌无酶水,随后依次加入10X buffer、NTPs、帽类似物,混匀后轻轻离心,随后加入核酸酶抑制剂、无机焦磷酸酶、T7 RNA聚合酶、线性化DNA模板,充分混匀后轻轻离心,于37℃下孵育。2小时后加入DNase I 1U,37℃继续孵育30分钟以去除DNA模板,然后进行RNA纯化,通常使用磁珠纯化方法。纯化的mRNA用无菌无酶水进行溶解,随后利用Nanodrop One进行定量检测。
液相色谱质谱法(LC-MS)被用来检测不同起始帽类似物的mRNA的IVT加帽率;首先需要设计一段与转录产物mRNA起始碱基匹配的具有标记的DNA探针,通常的标记为biotin标记,将链霉亲和素标记的磁珠清洗后与合成的DNA探针、mRNA及10×RNase H reactionbuffer室温室温孵育30分钟,边孵育边缓慢混匀,随后加入20ul RNase H(5U/ul)孵育37度3h,每半个小时混匀一次。孵育结束后对磁珠进行清洗,清洗完成后的磁珠加入100μL加热到80℃的75%甲醇,混合物在加热板上加热到80℃,保持3分钟,然后放置磁力架上吸取上清,使用蒸发离心机在室温下干燥45分钟至10μl。然后将样品重新悬浮在50μl的100μMEDTA/1%MeOH中,即可用于LC-MS分析,确定转录反应中RNA的加帽情况。由于加帽与非加帽的碱基在分子量上有明显区别,利用分子质量差别即可判定不同帽类似物起始的mRNA转录的加帽率。具体结果见表4。
表4
由实验结果可知,本申请的含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物与对比例相比具有相同水平的mRNA体外转录产量以及加帽效率。
测试例2:mRNA与RIG-I结合能力的测定
RIG-I主要包括N端两个重复的caspase活化和募集结构域(caspase activationand recruitment domain,CARD),位于中间的解螺旋酶结构和C端RNA结构域。RIG-I的N端CARD结构域即使在没有病毒感染的条件下,过表达结构域也能够促进细胞分泌I型干扰素(IFN),因此,该结构域主要负责向下游传递信号。
本研究将利用实施例1-3含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物及对比例1-2的帽类似物为起始进行体外转录的eGFP的mRNA转染293T细胞,24小时后收集细胞,利用RNA免疫共沉淀的方法将胞内蛋白RIG-I与其结合的RNA一起进行免疫共沉淀,最后对这些mRNA进行逆转录以及实时定量PCR。
具体的细胞的培养条件同上,转染24h后收集细胞,首先加入固定液孵育,10min后加入合适浓度的甘氨酸溶液终止反应,收集细胞。利用裂解液对收集的细胞进行裂解,12000rpm,4℃离心10min,取上清分别与的RIG-I或IgG抗体,4度摇床孵育过夜。随后向其中加入20μl Protein A/G磁珠,4℃孵育4h后,在磁力架上进行洗涤,洗涤完成后,提取RNA即可用于后续RT-qPCR验证表达结果。不同帽类似物核苷酸mRNA与RIG-1的结合能力结果如下表5:
表5
不同帽类似物 与RIG-I结合能力
实施例1 1.5±0.11
实施例2 2.1±0.32
实施例3 2.5±0.33
对比例1 3.2±0.52
由上表4的实验数据可知,本发明中的含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物应用于mRNA合成细胞免疫原性明显低于对比例Cleancap。
测试例3:mRNA的细胞内翻译效果检测
将IVT获得的不同的mRNA产物进行293T细胞的转染。293T细胞以(0.5-1)×105个细胞进行铺板(24孔板),推荐使用在50代以内的细胞进行转染实验。要求在转染前24小时对细胞再次传代,在培养基中加入抗生素对转染效果没有影响。转染时细胞密度一般60-80%为佳,每孔转染2μg mRNA,转染试剂选用Lipofectamine MessengerMAX TransfectionReagent(Invitrogen)并参考其使用方法进行操作。转染后的细胞放置在37℃,CO2孵育箱中,转染4-6小时后,更换为新鲜的完全培养基。在37℃的CO2培养箱箱中孵育24小时以后,荧光显微镜观察其中GFP的荧光强度。结果见图1和图2,结果中可以明显的看到本发明的mRNA的表达效率要明显高于对比例,同时两者均未引起明显的细胞死亡。
这一结果表明本申请的实施例1含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物具有更高的表达效率;即本发明中的含吗啉环核苷结构的起始加帽寡核苷酸引物应用于mRNA合成有效蛋白翻译效率明显高于Cleancap(对比例1)帽结构的蛋白翻译效率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物,其特征在于,其为以下结构:
其中,X1、X2和X3分别独立的为O;
Y1、Y2和Y3分别独立的为O;
RaRb为/>且当Ra为/>时,Rb为/>
R1为氢、羟基、甲氧基;
R2和R3独立的为H、OH、卤素;
B1和B2独立的为天然的核苷碱基。
2.根据权利要求1所述的含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物,其特征在于,其为以下结构的任意一种:
3.权利要求1所述的含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物的应用,其特征在于:
该含吗啉环结构的起始加帽寡核苷酸引物的mRNA加帽,使用T7 RNA聚合酶的IVT反应体系。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023246860A1 (zh) * 2022-06-22 2023-12-28 江苏申基生物科技有限公司 一种起始加帽寡核苷酸引物及其制备方法和应用
CN116768950B (zh) * 2023-08-16 2023-11-03 江苏申基生物科技有限公司 一种起始加帽寡核苷酸引物及其应用
CN119241624A (zh) * 2024-12-06 2025-01-03 上海科泽永欣生物科技有限公司 一种含hna结构的起始加帽寡核苷酸引物及其制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107223128A (zh) * 2014-12-16 2017-09-29 诺华股份有限公司 末端加帽的核酸分子
CN108366604A (zh) * 2015-09-21 2018-08-03 垂林克生物技术公司 用于合成5’-加帽rna的组合物和方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8304529B2 (en) * 2006-07-28 2012-11-06 Life Technologies Corporation Dinucleotide MRNA cap analogs
WO2017066797A1 (en) * 2015-10-16 2017-04-20 Modernatx, Inc. Trinucleotide mrna cap analogs
AU2016340183A1 (en) * 2015-10-16 2018-04-19 Modernatx, Inc. mRNA cap analogs and methods of mRNA capping
WO2018075827A1 (en) * 2016-10-19 2018-04-26 Arcturus Therapeutics, Inc. Trinucleotide mrna cap analogs

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107223128A (zh) * 2014-12-16 2017-09-29 诺华股份有限公司 末端加帽的核酸分子
CN108366604A (zh) * 2015-09-21 2018-08-03 垂林克生物技术公司 用于合成5’-加帽rna的组合物和方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Deoxynucleoside phosphoramidites-A new class of key intermediates for deoxypolynucleotide synthesis;S. L. Beaucage and M. H. Caruthers;《Tetrahedron Letters》;第22卷(第20期);第1859-1862页 *
吗啉核苷类似物及其磺胺衍生物的合成及初步抗牛病毒性腹泻病毒(BVDV)活性研究;华迎春 等;《有机化学》;第38卷;第1147-1154页 *

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