WO2024143263A1 - 蛍光強度増強剤、蛍光標識された標的生体物質の蛍光強度増強方法、及び、蛍光検出用キット - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a fluorescence intensity enhancer, a method for enhancing the fluorescence intensity of a fluorescently labeled target biological material, and a fluorescence detection kit.
- Bioimaging techniques are known that analyze the dynamics or functions of substances that constitute living organisms, such as biomolecules, cells, or tissues.
- fluorescent imaging is often used to obtain information by visualizing the target substance through fluorescent labeling using fluorescent dye-labeled biomolecules (such as fluorescent dye-labeled antibodies) that are biomolecules (such as antibodies) that bind to the target substance.
- fluorescent imaging using the above-mentioned fluorescent dye-labeled biomolecules is used in Western blotting, in which a sample derived from a living organism is transferred onto a membrane and a specific protein is detected from a protein mixture, and in cell staining, in which the dynamics of a target substance within a cell is observed while the cell is in its cellular state.
- organic fluorescent dye molecules are generally used.
- the brightness (fluorescence intensity) is increased to a desired level by using fluorescent dye-labeled biomolecules in which multiple organic fluorescent dye molecules are bound to one biomolecule.
- organic dyes that exhibit fluorescence such as cyanine dyes and rhodamine dyes, have aromatic chromophores with high planarity, which makes them prone to interactions between dyes, and as a result, the fluorescence intensity is likely to decrease due to interactions such as self-association between the dyes after labeling.
- DOL fluorescence labeling rate
- the fluorescence intensity tends to decrease further due to self-association, etc.
- Patent Document 1 describes the use of a conjugate compound of a chlorotoxin peptide and a cyanine dye for tumor imaging applications, and the inclusion of mannitol in a composition used for tableting the conjugate compound.
- Patent Document 2 describes the use of a method of administering a 89Zr -labeled antigen-binding construct to a subject for tumor imaging applications, and describes the inclusion of sucrose in a composition used for tableting the antigen-binding construct.
- Patent Document 3 describes dried mammalian cells useful as a control or standard in immunoassays, which are obtained by fixing the cells with a fixative, reducing them with a Schiff base reducing agent, and drying them in the presence of trehalose as a membrane stabilizing compound.
- a method for enhancing the fluorescence intensity of a fluorescently labeled target biological material comprising allowing the fluorescence intensity enhancer according to any one of [1] to [8] to act on the fluorescently labeled target biological material.
- a method for enhancing the fluorescence intensity of a fluorescently labeled target biological material comprising: allowing the fluorescence intensity enhancer according to any one of [1] to [8] to act on the fluorescently labeled target biological material, thereby enhancing the fluorescence intensity from the fluorescent label.
- substituents when there are a plurality of substituents, linking groups or structural units, etc., represented by a specific code or formula (hereinafter referred to as substituents, etc.), or when a plurality of substituents, etc., are specified at the same time, unless otherwise specified, the respective substituents, etc. may be the same or different from each other. This also applies to the definition of the number of substituents, etc.
- substituents, etc. when a plurality of substituents, etc., are adjacent to each other (particularly, when adjacent), they may be linked to each other to form a ring, unless otherwise specified.
- a structure grouped by ( ) s may be the same or different from each other
- the structures present in a quantity of t may be the same or different from each other
- the structures present in a quantity of u may be the same or different from each other
- the structures present in a quantity of m may be the same or different from each other
- the structures present in a quantity of n1 may be the same or different from each other
- the structures present in a quantity of na may be the same or different from each other
- the structures present in a quantity of nb may be the same or different from each other.
- the monovalent or polyvalent cation in forming the above salt structure is not particularly limited, and examples thereof include inorganic cations, organic cations, etc., and specific examples thereof include cations of alkali metals such as Na + , Li + , and K + , cations of alkaline earth metals such as Mg 2+ , Ca 2+ , and Ba 2+ , and organic ammonium cations such as trialkylammonium cations and tetraalkylammonium cations.
- the type of salt may be one type or two or more types may be mixed, the salt type and the free acid structure group may be mixed in the compound, and further, a compound of a salt structure and a compound of a free acid structure may be mixed.
- the compounds of the present invention and described herein are all neutral compounds.
- a compound being neutral means that it is electrically neutral. Specifically, the charge of the compound as a whole is adjusted to be 0 by a group or counter ion having a charge in the compound.
- the formal charge of the nitrogen atom to which R 42 is bonded is +1, and a dissociative group such as a sulfo group in the cyanine dye or in other structures in the fluorescent dye (F) has an ionic structure such as a sulfonate ion in order to pair with this formal charge, so that the fluorescent dye (F) as a whole is a compound with a charge of 0.
- the positive charge of the compound is specifically shown as the structure of a specific nitrogen atom for convenience.
- the fluorescence intensity enhancer of the present invention acts on a fluorescently labeled target biological material, and the water-soluble compound with a melting point of 50°C or higher functions as an active ingredient, enhancing the fluorescence intensity of the fluorescently labeled target biological material.
- the water-soluble compound with a melting point of 50°C or higher contained in the fluorescence intensity enhancer of the present invention is interposed between fluorescent dye-labeled biomolecules and/or between fluorescent dyes in the fluorescently labeled target biological material, suppressing the interaction between the fluorescent dyes, thereby suppressing quenching due to the association of the fluorescent dyes and enhancing the fluorescence intensity.
- a water-soluble compound with a melting point of less than 50°C cannot interpose in the form of a film to suppress the interaction between the fluorescent dyes, and therefore cannot obtain the effect of enhancing the fluorescence intensity.
- a compound that is not a water-soluble compound, such as an oil-soluble compound causes phase separation when acting on a fluorescently labeled target biological material, and cannot interpose between the fluorescent dyes to suppress the interaction between the fluorescent dyes, and therefore cannot obtain the effect of enhancing the fluorescence intensity.
- the content of the water-soluble compound (W) is not particularly limited as long as the effects of the present invention are exhibited, and can be, for example, 1% by mass or more, preferably 2.5% by mass or more, and from the viewpoint of further enhancing the fluorescence intensity, more preferably 4.5% by mass or more, even more preferably 9% by mass or more, even more preferably 12% by mass or more, even more preferably 15% by mass or more, particularly preferably 20% by mass or more, and most preferably 25% by mass or more. There is no particular limit to the upper limit, and it can be 100% by mass or less.
- the content of the water-soluble compound (W) means the content of the water-soluble compound (W) in the fluorescence intensity enhancer of the present invention.
- the fluorescence intensity enhancer of the present invention may be in either a solid form or a solution form.
- Examples of the fluorescence intensity enhancer of the present invention in a solid form include fine particle powder and freeze-dried powder of the fluorescence intensity enhancer of the present invention.
- the fluorescence intensity enhancer of the present invention may further contain components such as a buffer agent constituting a buffer solution described below, a surfactant, etc., in a solid form.
- the fluorescence intensity enhancer of the present invention may be present in an aqueous medium such as a buffer solution described below, with a part of the agent in solution and the rest in a solid form.
- An example of the fluorescence intensity enhancer of the present invention in the form of a solution is a solution in which the fluorescence intensity enhancer of the present invention is dissolved in an aqueous medium.
- the aqueous medium may contain an organic solvent other than water within the scope of the effects of the present invention.
- the organic solvent that may be contained include organic solvents miscible with water, such as methanol, ethanol, dimethylsulfoxide, dimethylformamide, tetrahydrofuran, acetonitrile, and acetic acid.
- the aqueous medium may contain additives within the range in which the effects of the present invention are achieved.
- additives examples include buffers such as TBS (Tris-buffered saline), PBS (phosphate-buffered saline), TAE (Tris-acetate EDTA), TB (Tris-borate EDTA) E, TE (Tris EDTA), and Good's Buffer (available, for example, from Nippon Gene Co., Ltd.
- buffers such as TBS (Tris-buffered saline), PBS (phosphate-buffered saline), TAE (Tris-acetate EDTA), TB (Tris-borate EDTA) E, TE (Tris EDTA), and Good's Buffer (available, for example, from Nippon Gene Co., Ltd.
- examples of the water-soluble compound (W) include buffer solutions such as TBS, PBS, TBS-T (TBS containing Tween-20), PBS-T (PBS containing Tween-20), TAE, TBE, TE, and Good's Buffer, which contain the water-soluble compound (W).
- the fluorescence intensity enhancer of the present invention is preferably in the form of a solution, more preferably in the form of a buffer solution containing the above-mentioned water-soluble compound (W).
- the fluorescence intensity enhancer of the present invention is preferably used for fluorescence imaging purposes.
- Fluorescence imaging refers to bioimaging in which a target biological material (also referred to as “target biological material” in the present invention) is visualized and observed by fluorescent labeling using a fluorescent dye-labeled biomolecule. Specifically, the fluorescence of a target biological material (also referred to as “fluorescently labeled target biological material” in the present invention) labeled with a fluorescent dye-labeled biomolecule is observed. Details of the fluorescent dyes used in the fluorescent dye-labeled biomolecules, the fluorescent dye-labeled biomolecules, and the fluorescence detection using the fluorescent dye-labeled biomolecules are described below.
- the fluorescent imaging application is not particularly limited, and the fluorescent imaging agent can be applied to commonly used fluorescent imaging applications, such as western blotting (hereinafter also abbreviated as WB), multicolor WB, cell staining, dot blotting, and the like.
- WB can detect protein bands by separating target biological substances (proteins) based on differences in molecular mass using SDS-PAGE (sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis), transferring the proteins to a membrane, and then specifically binding a fluorescent dye-labeled antibody to the protein transferred to the membrane to obtain a fluorescently labeled target biological substance, which is then evaluated.
- SDS-PAGE sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis
- the membrane is dried and evaluated, which can further increase the fluorescence intensity, making it possible to detect protein bands even when the amount of protein is smaller.
- the fluorescence intensity enhancer of the present invention by acting the fluorescence intensity enhancer of the present invention on a fluorescently labeled target biological material, the quenching effect due to interactions between fluorescent dyes in the fluorescently labeled target biological material can be suppressed when the membrane is dried, and the fluorescence intensity can be enhanced, making it possible to detect bands with even lower protein amounts with higher sensitivity than with conventional WB.
- the effect of enhancing the fluorescence intensity by the fluorescence intensity enhancer of the present invention is not limited to the case where the membrane is dried, but can also be obtained when the membrane is observed without being dried.
- the method of the present invention for enhancing the fluorescence intensity of a fluorescently labeled target biological material is a method comprising allowing the fluorescence intensity enhancing agent of the present invention to act on the fluorescently labeled target biological material.
- the fluorescence intensity enhancer of the present invention be allowed to act on a fluorescently labeled target biological material, thereby enhancing the fluorescence intensity from the fluorescent label.
- the fluorescence intensity enhancer of the present invention is allowed to act on a fluorescently labeled target biological substance, it is preferable to allow it to act in the form of the above-mentioned solution.
- the fluorescence intensity enhancer of the present invention may be allowed to act between obtaining the fluorescently labeled target biological material and detecting the fluorescence so as to exhibit the function of suppressing the interaction between the fluorescent dyes in the fluorescently labeled target biological material.
- the washing conditions such as the washing time (shaking time) and the content of the water-soluble compound (W) in the buffer solution are not particularly limited as long as the effect of enhancing the fluorescence intensity can be obtained.
- the washing time (shaking time) can be 5 to 15 minutes
- the content of the water-soluble compound (W) in the buffer solution can be the same as that described above for the content of the water-soluble compound (W) in the fluorescence intensity enhancer of the present invention.
- Substituents that the alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, acyl group, aryl group and heteroaryl group in R 1 to R 3 may have include the substituents in the substituent group T described below, and for example, a halogen atom or an anionic group is preferable.
- the alkyl group may be an alkyl group having an anionic group
- the acyl group may be an acyl group containing an anionic group (preferably an acyl group having an anionic group, or an acyl group substituted with an alkoxy group having an anionic group).
- the above alkyl group and acyl group may have a substituent other than the anionic group, and examples of the substituent include the substituents in the substituent group T described below, and for example, a carbamoyl group or an acylamino group are preferable.
- at least one is preferably >CR 2 R 3
- more preferably at least two are >CR 2 R 3 and the remaining one is --O--, --S-- or >CR 2 R 3 .
- the alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, acyl group, amino group, alkoxy group, aryl group and heteroaryl group which can be taken as R4 or R5 have the same meaning as the alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, acyl group, amino group, alkoxy group, aryl group and heteroaryl group in the substituent group T described later, and the preferred ranges are also the same.
- the alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, acyl group, amino group, alkoxy group, aryl group and heteroaryl group which can be taken as R4 or R5 may be unsubstituted or may have a substituent.
- R 6 or R 7 contains a structure represented by -(L-O) g R E , and it is more preferable that R 7 contains a structure represented by -(L-O) g R E.
- the heteroarylene group which can constitute L 1 to L 7 has the same meaning as the group in which one hydrogen atom has been removed from a heteroaryl group selected from the substituent group T described later, and the preferred examples are also the same.
- the alkylene group, alkenylene group, alkynylene group, arylene group and heteroarylene group which can constitute L 1 to L 7 may be an unsubstituted group or a group having a substituent.
- R A is preferably a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or an anionic group, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and even more preferably a hydrogen atom.
- L1 , L6 L 1 is more preferably >C ⁇ O, >NR A , an arylene group, an alkylene group, -O- or -S-, further preferably >C ⁇ O, >NR A , an arylene group or an alkylene group, and particularly preferably >C ⁇ O or >NR A.
- L x is a heteroarylene group, or a group consisting of a group consisting of one or more of an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, and an arylene group located on the * side, and a heteroarylene group located on the ** side.
- adjacent groups may be bonded to each other to form a ring.
- Examples of the combination of adjacent groups that may be bonded to each other to form a ring include the combination of L1 and L2 , the combination of L1 and L3 , the combination of L2 and R4 , the combination of L4 and L5 , the combination of L4 and L6 , or the combination of L5 and R5 .
- the ring which may be formed by bonding adjacent groups to each other may be either an aromatic ring or an aliphatic ring, or either a hydrocarbon ring or a hetero ring, and is preferably a 5- or 6-membered ring.
- the aromatic ring is preferably a benzene ring or a nitrogen-containing aromatic heterocycle, more preferably a benzene ring or a nitrogen-containing aromatic heterocycle whose ring constituent atoms are carbon atoms and nitrogen atoms, and further preferably a benzene ring or a pyridine ring.
- These rings may have a substituent, and the substituent that they may have is selected from the substituent group T without any particular limitation.
- the ring formed by the combination of L2 and R4 or the combination of L5 and R5 may be either the above-mentioned aliphatic ring or aromatic ring, and is preferably the above-mentioned aliphatic ring.
- the ring formed by the combination of L1 and L2 , the combination of L1 and L3 , the combination of L4 and L5 , or the combination of L4 and L6 may be any of the above-mentioned aliphatic rings and aromatic rings, and is preferably a 5-membered ring having a carbon atom, a nitrogen atom, and X1 to X3 as ring-constituting atoms, or a benzene ring, as described in the structure represented by the above-mentioned general formula (I).
- the following structure enclosed by the dashed line in general formula (II) is
- the structure may include the following structure.
- * indicates a linking portion.
- n is an integer of 1 or more. There is no particular upper limit, and for example, it can be an integer of 30 or less, preferably an integer of 20 or less, more preferably an integer of 15 or less, and even more preferably an integer of 10 or less. In other words, m can be an integer from 1 to 30, preferably an integer of 1 to 20, more preferably an integer of 1 to 15, and even more preferably an integer of 1 to 10.
- M represents a fluorescent moiety, a biologically active substance moiety, a prodrug moiety, or a radioisotope-containing moiety, with the proviso that at least two of M represent fluorescent moieties having equivalent light absorption properties.
- the phosphor part (hereinafter also referred to as phosphor part M) that can be taken as M can be used without any particular limitation as long as it is a structural part made of an organic compound that exhibits fluorescence.
- the phosphor part M may also be a structural part in which the structural part made of an organic compound that exhibits fluorescence further has a linking group.
- a linking group is not particularly limited, but may be, for example, the linking group ZZZ described below.
- a compound in which the phosphor part M is bonded to L2 or L5 by this linking group ZZZ is preferably exemplified.
- Preferred examples of the phosphor portion M include structural portions made of at least one dye selected from the group consisting of xanthene dyes, rhodamine dyes, coumarin dyes, cyanine dyes, pyrene dyes, oxazine dyes, squarylium dyes, pyridyloxazole dyes, and pyrromethene dyes.
- xanthene dyes As the above-mentioned xanthene dyes, rhodamine dyes, coumarin dyes, cyanine dyes, pyrene dyes, oxazine dyes, squarylium dyes, pyridyloxazole dyes and pyrromethene dyes, dyes that are commonly known as these dyes can be used without any particular limitation.
- the phosphor portion M is preferably a structural portion made of a pyrromethene dye.
- pyrromethene dyes include dipyrromethene boron complexes.
- dipyrromethene boron complex a fluorescent compound represented by the general formula (1) or (4) described in WO 2019/230963 (dipyrromethene boron complex) and a compound represented by the general formula (1) described in WO 2021/100814 (dipyrromethene boron complex) can be used, and these descriptions can be incorporated by citation into this specification.
- the dye constituting the phosphor portion M is incorporated so as not to have any substituent group capable of binding to a biological substance.
- the phosphor portion M is preferably a structural portion made of a cyanine dye, and more preferably a structural portion made of a cyanine dye represented by the following general formula ( ⁇ ):
- R 1 to R 4 each represent an alkyl group or —(CH 2 —CH 2 —O) b —R 21 , where b is an integer of 1 to 50, and R 21 represents an alkyl group.
- R 11 to R 13 each represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, an amino group or a halogen atom, and adjacent groups may be bonded to each other to form a 5- or 6-membered ring.
- R 22 to R 25 and R 32 to R 35 each represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a sulfo group, a sulfamoyl group, a carboxy group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an acyloxy group, a carbamoyl group, an acylamino group, a nitro group, or a halogen atom.
- R 41 and R 42 each represent an alkyl group or -(CH 2 -CH 2 -O) b -R 21.
- R 21 and b have the same meanings as R 21 and b above.
- R 41 and R 42 may be bonded to each other to form a ring.
- a is an integer from 1 to 3.
- the fluorescent dye (F) having a structural part consisting of the cyanine dye represented by the general formula ( ⁇ ) as the fluorescent part M can be used as a compound that shows excellent fluorescence intensity in fluorescent labels that use an excitation light source with any wavelength (for example, near 600 nm, 700 nm, 800 nm) in the wavelength region of approximately 500 to 800 nm corresponding to the absorption excitation wavelength of the compound.
- Fluorescence detection by near-infrared light excitation can suppress the autofluorescence of the membrane, i.e., background fluorescence, compared to detection by visible light excitation, so that the signal-to-noise ratio (S/N ratio) can be easily increased and the target protein can be detected with high sensitivity. Therefore, in recent years, the need for fluorescence detection WBs that utilize emission in the near-infrared region has been increasing in the analysis and research of trace proteins. However, in the near infrared region, the fluorescence quantum yield of fluorescent dyes is generally low, making it difficult to obtain a high signal amount.
- R 1 to R 4 R 1 to R 4 each represent an alkyl group or —(CH 2 —CH 2 —O) b —R 21 .
- the alkyl group which can be taken as R 1 to R 4 has the same meaning as the alkyl group in the substituent group T described later.
- the unsubstituted alkyl group preferably has 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, and even more preferably 1 or 2 carbon atoms.
- the number of carbon atoms in the alkyl group portion of the substituted alkyl group is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 8, still more preferably 2 to 6, and particularly preferably 2 to 5.
- the number of atoms constituting the longest chain of the substituted alkyl group is preferably 3 to 35, more preferably 3 to 25, still more preferably 3 to 15, and particularly preferably 3 to 11.
- the "number of carbon atoms in the alkyl group moiety of a substituted alkyl group” means the number of carbon atoms excluding the substituent moiety of the alkyl group.
- the "number of atoms constituting the longest chain of an alkyl group having a substituent” means the number of atoms including the substituent portion (i.e., the number of atoms obtained by subtracting the number of atoms in the molecular chain that does not constitute the longest chain from the total number of atoms).
- Examples of the substituent that the alkyl group which can be represented by R 1 to R 4 may have include an alkoxy group, a carboxy group, an alkoxycarbonyl group, an acyloxy group, a carbamoyl group, an acylamino group, a sulfo group, a phosphono group, -(CH 2 -CH 2 -O) b -R 21 , and groups consisting of combinations of these substituents.
- the alkyl group having a substituent that can be taken as R 1 to R 4 is not particularly limited as long as it is an alkyl group having the above-mentioned substituent.
- the alkyl group which can be taken as R 1 to R 4 is preferably an unsubstituted alkyl group.
- b means the average number of repetitions (also simply referred to as the number of repetitions), and is preferably 1 to 24, more preferably 1 to 12, further preferably 1 to 10, particularly preferably 4 to 10, and most preferably 4 to 8.
- the average repeat number can be calculated from the average integral value by performing 1H -NMR measurement on the compound.
- the average repeat number specified in the present invention means a number obtained by rounding off the average repeat number calculated by the above method to the first decimal place.
- the alkyl group in R 21 may be any of the alkyl groups described above for R 1 to R 4 .
- At least one of R 1 to R 4 contains a structure represented by -(CH 2 -CH 2 -O) b -, and it is more preferable that at least one of R 1 and R 2 and at least one of R 3 and R 4 contain a structure represented by -(CH 2 -CH 2 -O) b -. It is further preferred that all of the phosphor moieties M in the fluorescent dye (F) are structural moieties consisting of a cyanine dye represented by general formula ( ⁇ ), and that at least one of R 1 and R 2 and at least one of R 3 and R 4 contain a structure represented by -(CH 2 -CH 2 -O) b -.
- the structure represented by the above-mentioned --(CH 2 --CH 2 --O) b -- is preferably introduced by taking --(CH 2 --CH 2 --O) b --R 21 as R 1 to R 4 .
- the b in the above-mentioned —(CH 2 —CH 2 —O) b — has the same meaning as the b in the above-mentioned —(CH 2 —CH 2 —O) b —R 21 .
- R 11 to R 13 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, an amino group, or a halogen atom. Adjacent groups may be bonded to each other to form a 5- or 6-membered ring.
- the alkyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, amino group and halogen atom which can be taken as R 11 to R 13 have the same meaning as the alkyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, amino group and halogen atom in the substituent group T described later, and the preferred ranges are also the same.
- Examples of the substituent that the alkyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group and amino group in R 11 to R 13 may have include the substituents in the substituent group T described below.
- R 11 and R 13 carried by the carbon atom bonded to the indolenine ring are preferably a hydrogen atom.
- R 12 and other R 13 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
- adjacent groups among R 12 to R 13 other than R 13 possessed by the carbon atom bonded to the indolenine ring i.e., adjacent groups among R 13 and R 12 other than R 13 possessed by the carbon atom bonded to the indolenine ring
- the above 5- or 6-membered ring is formed at the center of the bond connecting the indoline ring and the indolenine ring.
- the ring formed at the center of the bond connecting the indoline ring and the indolenine ring means a ring containing carbon atoms having the same number of bonding atoms from the indoline ring and the indolenine ring as ring-constituting atoms.
- the phosphor moiety M becomes a monovalent structural moiety by removing one hydrogen atom from any one of R 1 to R 4 , R 11 to R 13 , R 22 to R 25 , R 32 to R 35 , R 41 or R 42 .
- a monovalent structural moiety is formed by removing one hydrogen atom from a substituent which can be taken as R 1 to R 4 , R 11 to R 13 , R 22 to R 25 , R 32 to R 35 , R 41 or R 42
- a monovalent structural moiety is formed by removing a hydrogen atom which can be taken as R 11 to R 13 , R 22 to R 25 or R 32 to R 35, and having a bond on the carbon atom to which R 11 to R 13 , R 22 to R 25 or R 32 to R 35 was bonded.
- the phosphor moiety M preferably becomes a monovalent structural moiety by removing one hydrogen atom from the ring formed by the bonding of the R 41 and R 42 , or by removing one hydrogen atom from a substituent that can be R 12 (preferably R 12 on a carbon atom having the same number of bonding atoms from the indoline ring and the indolenine ring).
- the alkyl group , alkoxy group, aryl group, sulfo group, sulfamoyl group, carboxy group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, acyloxy group, carbamoyl group, acylamino group, nitro group and halogen atom which can be taken as R 22 to R 25 and R 32 to R 35 are respectively synonymous with the alkyl group, alkoxy group, aryl group, sulfo group, sulfamoyl group, carboxy group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, acyloxy group, carbamoyl group, acylamino group, nitro group and halogen atom in the substituent group T described later.
- the fused ring formed by adjacent groups among R 22 to R 25 and R 32 to R 35 bonding to each other is not particularly limited, and examples thereof include a naphthalene ring (a naphthalene ring formed together with the benzene ring to which R 22 to R 25 are bonded or the benzene ring to which R 32 to R 35 are bonded, by adjacent groups bonding to each other to form a benzene ring). From the viewpoint of suppressing association, it is preferable that adjacent groups among R 22 to R 25 and R 32 to R 35 are not bonded to each other and do not form a fused ring.
- At least one of R 22 to R 25 and at least one of R 32 to R 35 have a hydrophilic group, and it is more preferable that at least one hydrophilic group is present for each of the rings to which R 22 to R 25 are bonded and the rings to which R 32 to R 35 are bonded.
- the number of rings to which R 22 to R 25 are bonded is two, and the number of rings to which R 32 to R 35 are bonded is two, which means that it is more preferable that at least two of R 22 to R 25 and at least two of R 32 to R 35 have a hydrophilic group.
- the upper limit is not particularly limited as far as possible in terms of structure, and can be appropriately adjusted according to the number of hydrophilic groups in the entire compound described later.
- the hydrophilic group is not particularly limited, but examples thereof include an alkoxy group, a carboxy group, a sulfo group, and a phosphono group each having a substituent, with a sulfo group being preferred.
- R 22 to R 25 and R 32 to R 35 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group, a sulfo group, a nitro group or a halogen atom, more preferably a hydrogen atom, an alkyl group, a sulfo group or a halogen atom, and further preferably a hydrogen atom, an alkyl group or a sulfo group.
- R 41 and R 42 each represent an alkyl group or -(CH 2 -CH 2 -O) b -R 21.
- R 21 and b have the same meanings as R 21 and b above.
- substituents that the alkyl group in R 41 and R 42 may have include an alkoxy group, a carboxy group, an alkoxycarbonyl group, an acyloxy group, a carbamoyl group, an acylamino group, a sulfo group, and a phosphono group, as well as groups consisting of combinations of these substituents.
- the alkyl group which can be represented by R 41 and R 42 has the same meaning as the alkyl group in the substituent group T described later.
- the unsubstituted alkyl group preferably has 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, and even more preferably 1 to 3 carbon atoms.
- the number of carbon atoms in the alkyl group portion of the substituted alkyl group is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 8, still more preferably 1 to 7, still more preferably 1 to 6, and still more preferably 1 to 5.
- the number of atoms constituting the longest chain of the substituted alkyl group is preferably 3 to 14, more preferably 3 to 12, and still more preferably 3 to 10.
- L x and Ly each represent an alkylene group or —(CH 2 —CH 2 —O) b -alkylene-*.
- * represents the bonding position with U.
- the linking group U represents a divalent linking group having 1 to 100 atoms.
- R 1 to R 4 , R 11 to R 13 , R 22 to R 25 , R 32 to R 35 , b and a have the same meanings as R 1 to R 4 , R 11 to R 13 , R 22 to R 25 , R 32 to R 35 , b and a in general formula ( ⁇ ) above, and unless otherwise specified, the preferred ranges are also the same.
- b is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 8, and the number of carbon atoms in the alkylene group portion can be preferably the same as the number of carbon atoms in the alkyl group portion of the alkyl group having a substituent in R 41 and R 42 .
- the alkylene moiety of the alkylene group which can be used as the linking group U preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, further preferably 1 to 7 carbon atoms, particularly preferably 1 to 6 carbon atoms, and most preferably 1 to 5 carbon atoms.
- the "number of carbon atoms in the alkylene moiety of the alkylene group” means the number of carbon atoms excluding any substituent moiety that the alkylene group has.
- R 50 is preferably a hydrogen atom.
- the linking group U is preferably bonded to the alkylene groups of L x and L y via -O-, -NR 50 -, -COO-, -CONR 50 - or -SO 2 NR 50 - constituting the linking group U.
- the linking group U is more preferably such that the linking portion between L x and L y is -O-, -NR 50 -, -COO-, -CONR 50 - or -SO 2 NR 50 -, and the linking portions are each linked to a divalent linking group by an alkylene group.
- the linking group U preferably becomes a monovalent structural moiety, i.e., a phosphor moiety M, by removing one hydrogen atom.
- one hydrogen atom may be removed from any of the substituents to form a monovalent structural portion (phosphor portion M).
- one hydrogen atom is removed from the linking group U to form a monovalent structural portion, or that one hydrogen atom is removed from a substituent that can be R 12 (preferably R 12 on a carbon atom having the same number of bonding atoms from the indoline ring and the indolenine ring) to form a monovalent structural portion.
- R 12 preferably R 12 on a carbon atom having the same number of bonding atoms from the indoline ring and the indolenine ring
- the description of the substituents in the general formulae ( ⁇ ) and ( ⁇ ) refers to the substituents that apply only to the general formulae ( ⁇ ) and ( ⁇ ).
- the physiologically active substance portion that can be used as M can be any structural portion consisting of a physiologically active substance, without any particular limitation.
- physiologically active substances include vitamins, coenzymes, hormones, antibiotics, neurotransmitters, cytokines, and the like.
- the prodrug moiety that can be used as M can be any structural part consisting of a compound that is metabolized in vivo and converted into a physiologically active substance.
- the description in paragraph [0003] of JP-A-2020-105187 (prodrug form of 2-pyrrolinodoxorubicin) can be applied as the prodrug.
- the radioisotope-containing moiety that can be used as M can be any structural part containing a radioisotope that can be used in the medical field, without any particular limitation. Examples of radioisotopes include, but are not limited to, iodine-131, indium-111, yttrium-90, lutetium-177, and copper-64.
- substituents which the alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, acyl group, amino group, alkoxy group, aryl group and heteroaryl group which can constitute Y 1 to Y 3 , Z 1 to Z 3 or W 1 to W 3 may have may be further substituted with a substituent selected from the substituent group T described later, for example, an anionic group.
- Condition (Z2) the above t is an integer of 1 or more, and the above Z2 is a group containing an anionic group.
- "at least one of Z 1 to Z 3 is an alkyl group containing an anionic group” means that at least one of the above conditions (Z1) to (Z3) is satisfied after replacing "a group containing an anionic group” in the above conditions (Z1) to (Z3) with "an alkyl group containing an anionic group”.
- s, t and u are integers of 0 or more. There is no particular limit to the upper limit of s, t, and u, and they can be, for example, 20 or less, preferably 10 or less, and more preferably 5 or less. In particular, s, t, and u are preferably integers of 0 or 1. In addition, when a structure can be classified into both a structure grouped by t and a structure grouped by u, the structure is classified preferentially into a structure grouped by u.
- R 6A and R 7A represent a hydrogen atom, a hydroxy group, a sulfanyl group, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an alkoxy group, a heteroaryl group, an amino group, an acyl group, an anionic group, a cationic group, or Q, provided that at least one of R 6A and R 7A represents Q.
- L8 and L9 each represent a linking group.
- R A represents a hydrogen atom or a substituent.
- At least one of the above R 6A and R 7A is Q, and the shortest number of atoms in the linking group linking this Q to >C ⁇ O or > NY4 (the shortest number of atoms linking > NY4 and R 6A when R 6A is Q, and the shortest number of atoms linking >C ⁇ O and R 7A when R 7A is Q) is preferably 3 to 60, more preferably 12 to 40, and more preferably 15 to 40.
- R 101 to R 103 which are not -L 10 -M or -L 11 -M each represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an acyl group, -NR 8 R 9 , -OR 10 or an anionic group.
- L 10 and L 11 each represent a single bond or a divalent linking group.
- n1 is an integer of 2 or more.
- R 6 to R 10 , X 1 to X 3 , M and m have the same meanings as R 6 to R 10 , X 1 to X 3 , M and m in the above-mentioned formula (II).
- R 101 is preferably an alkyl group
- R 102 and R 103 are preferably hydrogen atoms.
- at least one is >CR 102 R 103
- more preferably at least one is >CR 102 R 103 and the remaining one is -O-, -S- or >CR 102 R 103
- further preferably both are >CR 102 R 103 .
- > NR101 or >CR102R103 having -L10 -M as any one of R101 to R103 is preferably a group in which R103 is -L10 -M and is represented by > CR102R103 , and more preferably a group in which R102 is a hydrogen atom, R103 is -L10 - M and is represented by > CR102R103 .
- >NR 101 or >CR 102 R 103 having -L 11 -M as any one of R 101 to R 103 is preferably a group in which R 103 is -L 11 -M and is represented by >CR 102 R 103 , and more preferably a group in which R 102 is a hydrogen atom, R 103 is -L 11 -M and is represented by >CR 102 R 103 .
- the group having -L 10 -M is not particularly limited, but is preferably X 5 .
- the group having -L 11 -M is not particularly limited, but is preferably X 8 .
- the alkylene group, alkenylene group, alkynylene group, arylene group, heteroarylene group, and >NR A which can constitute L10 and L11 can be the same as the alkylene group, alkenylene group, alkynylene group, arylene group, heteroarylene group, and >NR A which can constitute L2 and L5 described above.
- L x1 is a single bond or a group consisting of one or a combination of two or more of an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, an arylene group and a heteroarylene group
- n1 is an integer of 2 or more.
- the linker main chain connecting the two phosphor moieties is more rigid than that of any of the compounds represented by the above general formulas (III) to (V), and dye association can be more effectively suppressed, so that the lower limit of n1 is preferably an integer of 3 or more, and more preferably an integer of 5 or more in terms of obtaining a sufficient effect of improving the fluorescence intensity.
- the upper limit of n1 is, for example, preferably an integer of 36 or less, more preferably an integer of 24 or less, and even more preferably an integer of 18 or less. That is, n1 is preferably an integer of 3 to 36, and more preferably an integer of 5 to 24.
- R 6A and R 7A represent a hydrogen atom, a hydroxy group, a sulfanyl group, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an alkoxy group, a heteroaryl group, an amino group, an acyl group, an anionic group, a cationic group, or Q, provided that at least one of R 6A and R 7A represents Q.
- L 12 and L 13 each represent a linking group.
- Each of na and nb is an integer of 0 or more.
- the "shortest number of linked atoms of L13" means, when na is an integer of 1 or more, the number of atoms constituting the shortest chain connecting N directly bonded to L13 and R6A among Ns shown in the structure grouped by ( ) na , and when na is 0, means the number of atoms constituting the shortest chain connecting N directly bonded to L13 and R6A among Ns shown in the structure grouped by ( ) m .
- L 12 is --NHC 2 H 4 -- and R 7A is --COOH, so that the shortest number of connecting atoms in L 12 is 3.
- R 6A and R 7A is Q.
- the shortest number of linked atoms in L 12 and the shortest number of linked atoms in L 13 are preferably 1-5, and more preferably 1-4.
- na and nb are an integer of 0 or more.
- na is preferably an integer of 0 to 20, more preferably an integer of 2 to 20, and further preferably an integer of 4 to 18.
- nb is preferably an integer of 0 to 20, more preferably an integer of 2 to 20, and further preferably an integer of 4 to 18.
- the lower limit of nb may be 0, and in this case, nb is preferably an integer of 0 to 20, and more preferably an integer of 0 to 18.
- na is preferably an integer of 0 to 20, more preferably an integer of 0 to 10, and even more preferably an integer of 0 to 5.
- nb is preferably an integer of 0 to 20, more preferably an integer of 0 to 10, and even more preferably an integer of 0 to 5.
- the fluorescent dye (F) preferably contains at least one of the substituents represented by Q above, that is, a carboxy group, a substituent capable of binding to a biological substance, or a substituent capable of binding to a solid support.
- a fluorescent dye such as the fluorescent dye (F) can be bound to a biological substance via a carboxy group or a substituent capable of binding to a biological substance, as described below, to obtain a desired fluorescent dye-labeled biomolecule.
- the carboxy group can be easily induced to a substituent capable of binding to a biological substance by a conventional method.
- the fluorescent dye can be bound to a solid support such as a microparticle by a carboxy group or a substituent capable of binding to a solid support described below, to obtain the desired labeled microparticles, etc.
- the microparticles are not particularly limited, but include small particles useful for binding to the fluorescent dye, including non-polymer beads such as glass beads and magnetic beads, and polymer beads.
- the microparticles include polystyrene beads.
- the small particles are not particularly limited as long as they are of a size commonly used in fluorescent labeling, but typically have an average particle size of 10 nm to 10 ⁇ m.
- the carboxy group can be easily induced to a substituent capable of binding to a solid support by a conventional method.
- fluorescent dyes F
- the present invention is not limited to these compounds.
- the sulfo group and the phosphonooxy group may have a salt structure due to dissociation of hydrogen ions.
- Dye represents the fluorescent portion.
- a fluorescent dye such as the fluorescent dye (F) can be bound to a biological substance such as a protein (including a peptide), an amino acid, a nucleic acid, a nucleotide, a sugar chain, or a lipid via at least one substituent that is capable of binding to a biological substance possessed by the compound, and can be used as a fluorescent dye-labeled biological molecule.
- the substituent capable of binding to a biological material can be used without any particular limitation as long as it is a group that acts (including attachment) or binds to a biological material, and examples thereof include the substituents described in WO 2002/026891, etc.
- the fluorescent dye (F) having at least one substituent capable of binding to a biological substance include the above-mentioned exemplary compounds of the fluorescent dye (F) in which the carboxy group is appropriately replaced with the above-mentioned substituent capable of binding to a biological substance.
- the present invention is not limited to these compounds.
- groups having a dissociable hydrogen atom such as a carboxy group and a sulfo group, the hydrogen atom may dissociate to form a salt structure.
- a fluorescent dye such as the fluorescent dye (F) can be bound to a solid support such as the above-mentioned microparticles via at least one substituent of the compound that can be bound to a solid support, and can be used as a solid support reagent.
- the substituent capable of binding to a solid support can be used without any particular limitation as long as it is a group that acts (including attachment) or binds to a solid support, and preferred examples thereof include the substituents exemplified above as the substituent capable of binding to a biological substance, etc.
- preferred examples thereof include an NHS ester structure (N-hydroxysuccinimide ester), a succinimide structure, and a maleimide structure.
- the fluorescent dye (F) having at least one substituent capable of binding to a solid support include the above-mentioned exemplary compounds of the fluorescent dye (F) in which the carboxy group is appropriately replaced with a substituent capable of binding to the solid support. Note that the present invention is not limited to these compounds. For example, in these specific examples, for groups having a dissociable hydrogen atom such as a carboxy group and a sulfo group, the hydrogen atom may dissociate to form a salt structure.
- the fluorescent dye (F) can be synthesized by a conventional method. For example, it can be synthesized based on peptide synthesis such as solid-phase peptide synthesis, and a method using an automatic peptide synthesizer described in International Publication No. 2018/174078 can also be preferably applied.
- the fluorescent body portion, the physiologically active substance portion, the prodrug portion, and the radioisotope-containing portion can also be synthesized based on a conventional method and introduced into the fluorescent dye (F).
- Compounds having a substituent capable of binding to a biological substance can also be synthesized by a conventional method, for example, Bioconjugate Techniques (Third Edition, by Greg T. Hermanson).
- a fluorescent dye-labeled biomolecule is a substance in which a fluorescent dye and a biological material are bound together.
- a fluorescent dye (F) has fluorescence due to the fluorescent body part and exhibits excellent fluorescence intensity, and therefore can be preferably used for a fluorescent dye-labeled biomolecule.
- the binding between the fluorescent dye and the biological material may be in the form of a direct binding between the fluorescent dye and the biological material, or may be in the form of a linkage between the fluorescent dye and the biological material via a linking group.
- the fluorescent dye-labeled biomolecules obtained from the fluorescent dye (F) can exhibit excellent fluorescence intensity, and the fluorescence emitted from the fluorescent dye-labeled biomolecules excited by light irradiation can be stably detected. For this reason, the fluorescent dye-labeled biomolecules obtained from the fluorescent dye (F) can be suitably used in combination with the fluorescence intensity enhancer of the present invention.
- the target biological material may be a virus, and the antigen of this virus is not particularly limited, but examples include hepatitis virus antigens such as antigens of hepatitis C and B viruses, p24 protein antigen of HIV virus, pp65 protein antigen of CMV (cytomegalovirus), E6 and E7 protein antigens of HPV (human papillomavirus), etc.
- hepatitis virus antigens such as antigens of hepatitis C and B viruses, p24 protein antigen of HIV virus, pp65 protein antigen of CMV (cytomegalovirus), E6 and E7 protein antigens of HPV (human papillomavirus), etc.
- the target biological material and the primary biological material may be directly bound to each other, or may be bound to each other via another biological material different from the target biological material and the primary biological material.
- the primary biological material in the conjugate b and the secondary biological material in the fluorescent dye-labeled biological molecule B may be directly bound to each other, or may be bound to each other via another biological material different from the primary biological material and the secondary biological material.
- a fluorescent dye-labeled biomolecule obtained from the fluorescent dye (F) can be used as a fluorescent dye-labeled antibody in either the direct method or the indirect method, and is preferably used as a fluorescent dye-labeled antibody in the indirect method.
- the binding between the fluorescent dye-labeled biomolecule or the like and the target biological substance is not particularly limited and can be carried out according to a conventional method.
- the wavelength of the light irradiated to excite the fluorescent dye-labeled biomolecule is not particularly limited as long as it is a wavelength capable of exciting the fluorescent dye-labeled biomolecule. In general, a wavelength of 300 to 1000 nm is preferred, and a wavelength of 400 to 800 nm is more preferred.
- the light source used in (iii) or (vii) above is not particularly limited as long as it emits light with a wavelength capable of exciting the fluorescent dye-labeled biomolecule, and for example, various laser light sources can be used.
- various optical filters can be used to adjust the emission wavelength from the light source to one having a preferred wavelength range, or to one that can detect only the fluorescence from the fluorescent dye-labeled biomolecule.
- groups alkoxy groups, alkylthio groups, alkenyloxy groups, etc.
- groups that can have a cyclic structure alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, etc.
- compounds that contain groups that can have a cyclic structure.
- the lower limit of the number of atoms of the group that forms the cyclic skeleton is 3 or more, and preferably 5 or more, regardless of the lower limit of the number of atoms specifically described below for groups that can have this structure.
- substituent group T a group having a linear or branched structure and a group having a cyclic structure are sometimes described separately, for example, an alkyl group and a cycloalkyl group, in order to clarify the difference.
- the aryl group has 6 to 40 carbon atoms, more preferably 6 to 30 carbon atoms, even more preferably 6 to 26 carbon atoms, and particularly preferably 6 to 10 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably 3 to 20 carbon atoms), a cycloalkenyl group (preferably 5 to 20 carbon atoms), an aryl group (which may be a monocyclic group or a condensed ring group (preferably a condensed ring group of 2 to 6 rings). If the condensed ring group, it is composed of a 5- to 7-membered ring, etc.
- the aryl group preferably has 6 to 40 carbon atoms, more preferably 6 to 30 carbon atoms, even more preferably 6 to 26 carbon atoms, and particularly preferably 6 to 10 carbon atoms), a heterocyclic group (a It has at least one nitrogen atom, oxygen atom, sulfur atom, phosphorus atom, silicon atom or selenium atom as a constituent atom, and may be a monocyclic group or a condensed ring group (preferably a condensed ring group of 2 to 6 rings). In the case of a monocyclic group, the number of ring members is preferably 5 to 7, more preferably 5 or 6. The number of carbon atoms in the heterocyclic group is preferably 2 to 40, more preferably 2 to 20.
- Heterocyclic groups include aromatic heterocyclic groups (heteroaryl groups) and aliphatic heterocyclic groups (aliphatic heterocyclic groups). ), alkoxy group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, more preferably having 1 to 12 carbon atoms), alkenyloxy group (preferably having 2 to 20 carbon atoms, more preferably having 2 to 12 carbon atoms), alkynyloxy group (preferably having 2 to 20 carbon atoms, more preferably having 2 to 12 carbon atoms), cycloalkyloxy group (preferably having 3 to 20 carbon atoms), aryloxy group (preferably having 6 to 40 carbon atoms, more preferably having 6 to 26 carbon atoms, even more preferably having 6 to 14 carbon atoms), heterocyclic oxy group (preferably having 2 to 20 carbon atoms), polyalkyleneoxy group,
- the anionic group may be any group having an anion.
- examples of such anionic group include a carboxy group, a phosphono group (phosphonic acid group, -PO(OH) 2 ), a phosphonooxy group (phosphate group, -OPO(OH) 2 ), and a sulfo group, with the phosphono group, phosphonooxy group, and sulfo group being preferred, and the phosphonooxy group and sulfo group being more preferred.
- the anionic group may have an ionic structure in which a hydrogen ion is dissociated, or may have a salt structure.
- EO p The following structure, where p in EO p is the average number of repetitions, provided that EO p is bonded to a nitrogen atom or an oxygen atom on the carbon atom side, and * indicates a bond.
- Example 1 The above compounds (1-NHS) to (4-NHS) were evaluated for their fluorescent labeling rate and Western blotting fluorescence intensity.
- the fluorescence labeling rate was calculated using a general method as shown below. The description in brackets [ ] indicates a unit, and [-] means that there is no unit. In this test, the protein refers to anti-rabbit IgG antibody for compounds (1) to (4).
- Fluorescent labeling rate fluorescent dye concentration / protein concentration
- the fluorescent dye concentration means the total molar concentration [M] of the labeled fluorescent dyes
- the protein concentration means the molar concentration [M] of the fluorescently labeled protein, and each is calculated by the following formula.
- Dye max Absorption at the maximum absorption wavelength of the fluorescent dye [-] ⁇ dye : Molar extinction coefficient of the fluorescent dye [M ⁇ 1 cm ⁇ 1 ] IgG 280 : Absorption of fluorescently labeled protein at 280 nm [-] Dye 280 : Fluorescent dye absorption at 280 nm [-] ⁇ protein : Molar extinction coefficient of protein [M ⁇ 1 cm ⁇ 1 ] CF (Correction Factor); Dye 280 / Dye max [-]
- the gel after electrophoresis was overlaid on a nitrocellulose membrane (Cytiva), and protein transfer was performed at a constant voltage of 12 V for 1 hour.
- the membrane was then immersed in Western Blot Blocking Buffer (Fish Gelatin) (TAKARA Bio) and allowed to stand at 4 ° C. for 12 hours.
- TBS-T buffer manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
- TBS-T buffer diluted 5000 times
- the integral value of the fluorescence intensity in the range of 810-840 nm in the fluorescence wavelength of a 3.24 mm 2 fraction was measured in the region where the protein band was not detected in the lower part of the measurement region of the signal fluorescence intensity (the low mass side relative to the measurement region of the signal fluorescence intensity), and this was taken as the "noise fluorescence intensity".
- compound (4)-IgG or Alexa Fluor Plus 800 (both diluted 25,000 times) was used as the fluorescent dye-labeled antibody, the measurement was performed in the same manner as when compound (1)-IgG (diluted 25,000 times) was used.
- the integral value of the fluorescence intensity in the range of fluorescence wavelengths of 710 to 730 nm of a 3.24 mm2 fraction in the region where the protein band was detected was measured and defined as the "signal fluorescence intensity.”
- the integrated value of the fluorescence intensity in the fluorescence wavelength range of 710 to 730 nm of a 3.24 mm2 fraction was measured and used as the "noise fluorescence intensity.”
- c11, c21, c31, c41, c51, or c61 in which TBS containing no water-soluble compound was used for washing instead of TBS in which a water-soluble compound was dissolved, was set as a reference value, and the ratio to this reference value (noise fluorescence intensity of fluorescent dye-labeled antibody/reference value) was calculated and evaluated based on the following evaluation criteria.
- all evaluations were performed by comparing transferrin (Merck) at the same dilution concentration (1 ng/10 ⁇ L, 0.3 ng/10 ⁇ L, or 0.1 ng/10 ⁇ L). No difference was observed in the ratio value to the above-mentioned standard value depending on the dilution concentration of transferrin (Merck).
- G The ratio of signal fluorescence intensity to the reference value is 1.4 times or more and less than 1.5 times.
- H The ratio of signal fluorescence intensity to the reference value is 1.3 times or more and less than 1.4 times.
- I The ratio of signal fluorescence intensity to the reference value is 1.2 times or more and less than 1.3 times.
- J The ratio of signal fluorescence intensity to the reference value is 1.1 times or more and less than 1.2 times.
- B The ratio of noise fluorescence intensity to the reference value is 1.2 times or more and less than 1.3 times.
- C The ratio of noise fluorescence intensity to the reference value is 1.3 times or more and less than 1.4 times.
- D The ratio of noise fluorescence intensity to the reference value is 1.4 times or more and less than 1.5 times.
- E The ratio of noise fluorescence intensity to the reference value is 1.5 times or more and less than 1.6 times.
- F The ratio of noise fluorescence intensity to the reference value is 1.6 times or more and less than 1.7 times.
- thermogravimetry and differential thermal analysis TG-DTA
- TG-DTA simultaneous thermogravimetry and differential thermal analysis
- the melting point was determined as the temperature at the intersection of a straight line extending from the low-temperature baseline of the DTA curve to the high-temperature side and a tangent drawn at the point where the gradient of the curve of the stepwise change in melting point is maximum.
- the values measured by changing the upper heating temperature setting from 200°C to a temperature at which the melting point can be measured are recorded.
- the signal fluorescence intensity can be increased (see Nos. 101 to 113 and 116 in relation to Nos. 114 and 115), when the water-soluble compound has a melting point of 80° C. or higher, the signal fluorescence intensity can be further increased (see Nos. 103 to 113 and 116 in relation to Nos. 101 and 102), and when the water-soluble compound is a polyol compound or a betaine compound, the noise fluorescence intensity can be suppressed (see Nos.
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Abstract
Description
すなわち、本発明は、蛍光標識された標的生体物質に作用させることにより、蛍光標識された標的生体物質の蛍光強度を増強させることができる、蛍光強度増強剤を提供することを課題とする。また本発明は、この蛍光強度増強剤を用いた、蛍光標識された標的生体物質の蛍光強度増強方法、及び、この蛍光強度増強剤を含む蛍光検出用キットを提供することを課題とする。
すなわち、本発明の上記課題は、下記の手段によって解決された。
〔1〕
融点が50℃以上である水溶性化合物を含む、蛍光強度増強剤。
〔2〕
上記水溶性化合物の含有量が4.5質量%以上である、〔1〕に記載の蛍光強度増強剤。
〔3〕
上記水溶性化合物が塩構造を含まない、〔1〕又は〔2〕に記載の蛍光強度増強剤。
〔4〕
上記水溶性化合物がポリオール化合物又はベタイン化合物である、〔1〕~〔3〕のいずれか1つに記載の蛍光強度増強剤。
〔5〕
上記水溶性化合物の含有量が20質量%以上である、〔1〕~〔4〕のいずれか1つに記載の蛍光強度増強剤。
〔6〕
上記融点が80℃以上である、〔1〕~〔5〕のいずれか1つに記載の蛍光強度増強剤。
〔7〕
溶液状である、〔1〕~〔6〕のいずれか1つに記載の蛍光強度増強剤。
〔8〕
蛍光イメージング用である、〔1〕~〔7〕のいずれか1つに記載の蛍光強度増強剤。
〔9〕
〔1〕~〔8〕のいずれか1つに記載の蛍光強度増強剤を、蛍光標識された標的生体物質に作用させることを含む、蛍光標識された標的生体物質の蛍光強度増強方法。
〔10〕
〔1〕~〔8〕のいずれか1つに記載の蛍光強度増強剤を、蛍光標識された標的生体物質に作用させて、この蛍光標識からの蛍光強度を増強させることを含む、蛍光標識された標的生体物質の蛍光強度増強方法。
〔11〕
下記(a)及び(b)を含む、蛍光検出用キット。
(a)融点が50℃以上である水溶性化合物を含む、蛍光強度増強剤。
(b)蛍光色素を含む蛍光色素標識生体分子作製用試薬、又は、蛍光色素標識生体分子。
例えば、本発明において、後記一般式(I)で表される構造は、下記一般式(i)で表される構造がn個(nは2以上の整数)連なっていることを意味する。この場合、n個の一般式(i)で表される構造は、互いに同一でも異なっていてもよい。なお、下記一般式(i)中におけるX1~X3は、後記一般式(I)におけるX1~X3と同義である。このことは、( )sで括られる構造、( )tで括られる構造、( )uで括られる構造、( )mで括られる構造、( )n1で括られる構造、( )naで括られる構造、及び、( )nbで括られる構造についても同様であり、s個存在する構造は互いに同一でも異なっていてもよく、t個存在する構造は互いに同一でも異なっていてもよく、u個存在する構造は互いに同一でも異なっていてもよく、m個存在する構造は互いに同一でも異なっていてもよく、n1個存在する構造は互いに同一でも異なっていてもよく、na個存在する構造は互いに同一でも異なっていてもよく、nb個存在する構造は互いに同一でも異なっていてもよい。
塩構造の場合、その塩の種類は1種類でもよく、2種類以上混在していてもよく、化合物中で塩型と遊離酸構造の基が混在していてもよく、また、塩構造の化合物と遊離酸構造化合物が混在していてもよい。
本発明及び本明細書に記載の化合物は、いずれも中性の化合物である。本発明及び本明細書において、化合物が中性であるとは、電気的に中性であることを意味する。具体的には、化合物内の電荷を有する基又は対イオンによって、化合物全体として電荷が0となるように調整されている。例えば、蛍光体部を構成する色素の一例として挙げる一般式(α)で表されるシアニン色素は、R42が結合する窒素原子の形式電荷は+1であり、この形式電荷と対となるようにして、シアニン色素中又は蛍光色素(F)におけるその他の構造中のスルホ基等の解離性基がスルホン酸イオン等のイオン構造を有することによって、蛍光色素(F)は、化合物全体として電荷0の化合物となる。
本発明で規定するシアニン色素に係る各一般式においては、化合物が有する正電荷を、特定の窒素原子が有する構造として便宜上特定して示している。ただし、本発明で規定するシアニン色素は共役系を有するため、実際には、上記窒素原子以外の他の原子が正電荷を採りうることもあり、化学構造の1つとして各一般式で表される構造を取りうるシアニン色素であれば、各一般式で表されるシアニン色素に包含される。このことは負電荷についても同様である。
また、本発明の効果を損なわない範囲で、構造の一部を変化させたものを含む意味である。更に、置換又は無置換を明記していない化合物については、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の置換基を有していてもよい意味である。このことは、置換基(例えば、「アルキル基」、「メチル基」、「メチル」などのように表現される基)及び連結基(例えば、「アルキレン基」、「メチレン基」、「メチレン」などのように表現される基)についても同様である。このような任意の置換基のうち、本発明において好ましい置換基は、後述の置換基群Tから選択される置換基である。
本発明において、ある基の炭素数を規定する場合、この炭素数は、本発明ないし本明細書において特段の断りのない限りは、基全体の炭素数を意味する。つまり、この基がさらに置換基を有する形態である場合、この置換基を含めた全体の炭素数を意味する。
また本発明の蛍光標識された標的生体物質の蛍光強度増強方法は、蛍光標識された標的生体物質の蛍光強度を増強することができる。
また本発明の蛍光検出用キットは、蛍光標識された標的生体物質の蛍光強度を増強することができる。
本発明の蛍光強度増強剤は、融点が50℃以上である水溶性化合物を含む。以降、融点が50℃以上である水溶性化合物を「水溶性化合物(W)」とも称す。
本発明において「水溶性化合物」とは、25℃において水に対する溶解度が1g/100mL-H2O以上である化合物、すなわち、25℃において水100mLに対し1g以上溶解する化合物を意味する。ここで、「溶解する」とは、液が均一透明になることを意味する。
上記水溶性化合物(W)の25℃における水に対する溶解度は、5~500g/100mL-H2Oが好ましく、10~400g/100mL-H2Oがより好ましく、30~300g/100mL-H2Oが更に好ましい。
本発明において、化合物の融点は、熱重量・示差熱同時測定装置を用い、後述の実施例に記載の方法により求められる値である。なお、化合物の融点が測定される限り、水溶性化合物(W)の分解が水溶性化合物(W)の融解に比べて低温で生じていてもよい。
上記水溶性化合物(W)の融点は、50℃以上であり、蛍光強度をより増強させる観点から、80℃以上が好ましく、90℃以上がより好ましい。本発明の効果を奏する限り上限値に特に制限はなく、例えば、600℃以下とすることができ、500℃以下が好ましく、400℃以下がより好ましい。すなわち、水溶性化合物(W)の融点は、50~600℃が好ましく、80~500℃がより好ましく、90~400℃が更に好ましい。
なお、本発明の蛍光強度増強剤が2種以上の水溶性化合物(W)を含有する場合には、上記水溶性化合物(W)の融点とは、本発明の蛍光強度増強剤に含有される各水溶性化合物(W)の単独での融点のうち、最も低い値とする。
カルボキシ基、スルホ基、ホスホノ基及びホスホノオキシ基は、前述の通り、水素イオンが解離してイオン構造を取っていてもよく、塩構造を取っていてもよい。
上記水溶性化合物(W)としては、カルボキシ基、スルホ基、ホスホノ基及びホスホノオキシ基のうちの少なくとも1種のアニオン性基とアンモニオ基及びホスホニオ基のうちの少なくとも1種のカチオン性基とを含む、ベタイン構造を有する化合物であるか、又は、ヒドロキシ基を含有する化合物であることがより好ましい。
上記水溶性化合物(W)は、低分子化合物であってもよく、高分子化合物であってもよい。上記水溶性化合物(W)の分子量は、10~30万であることが好ましく、20~20万であることがより好ましく、30~10万であることが更に好ましい。なお、水溶性化合物が高分子化合物等の繰り返し構造を有する化合物である場合、上記分子量は、重量平均分子量を意味する。
なお、同一分子中にアニオン性基とカチオン性基とを有するベタイン構造は、上記塩構造には該当しない。
ポリオール化合物とは、分子中に2つ以上のヒドロキシ基を有する化合物を意味する。ポリオール化合物としては、例えば、グルコース、スクロース、マルトース、ラクトース、トレハロース、リビトール、ソルビトール、マンニトール、マルチトール、ラクチトール、キシリトール、果糖(フルクトース)、1-ケストース、ニストース三水和物、フコース、ズルシトール、ガラクトオリゴ糖、4’-ガラクトシルラクトース、イソマルトオリゴ糖、ラクツロース、パラチニット、パラチノース一水和物、ラフィノース五水和物、アラビノース、ジヒドロキシアセトン二量体、ガラクトース、グリセルアルデヒド二量体、マンノース、リボース、キシロース、ラクトシルフルクトシド、エリトリトール、ズルコシドA、イソステビオール、レバウジオシドA、レバウジオシドB、レバウジオシドC、レバウジオシドD、レバウジオシドF、ルブソシド、ステビオシド、1-デオキシノジリマイシン、フコイダン、ラムノース、トレオース、アラビノース、リキソース、アロース、アルトロース、グロース、イドース、タロース、1,3-ジヒドロキシアセトン、エリトロース、キシルロース、リブロース、プシコース、ソルボース、タガトース、ポリスクロース、フルクトオリゴ糖等の糖化合物、ポリオキシアルキレングリコールが挙げられる。なお、糖化合物は、単糖類及び2つ以上の糖が結合した多糖類、糖アルコール、糖にエピクロロヒドリン等を共重合させた化学修飾糖等のいずれであってもよい。
ベタイン化合物としては、例えば、トリメチルグリシンが挙げられる。
なお、水溶性化合物(W)の含有量とは、本発明の蛍光強度増強剤中における水溶性化合物(W)の含有量を意味する。なお、蛍光標識された標的生体物質に、溶液状の本発明の蛍光強度増強剤を作用させる際に、本発明の蛍光強度増強剤(溶液状)中の水溶性化合物(W)の含有量が、上記水溶性化合物(W)の含有量を満たすことが、蛍光強度をより増強させる観点から好ましい。
また、本発明で用いる水溶性化合物(W)は無色のものが好ましく、蛍光色素の励起光を吸収しないものがさらに好ましい。
本発明の蛍光強度増強剤が固形状である例としては、本発明の蛍光強度増強剤の微粒子状粉末及び凍結乾燥粉末等が挙げられる。
本発明の蛍光強度増強剤が固形状である場合に、後述の緩衝液を構成する緩衝剤、界面活性剤などの成分を固形状として更に含んでいてもよい。なお、本発明の蛍光強度増強剤の一部が溶液状として、残部が固形状として、後述の緩衝液等の水系媒体中に存在していてもよい。
本発明の蛍光強度増強剤が溶液状である例としては、例えば、本発明の蛍光強度増強剤を水系媒体に溶解した溶液が挙げられる。
水系媒体は、本発明の効果を奏する範囲内で、水以外に有機溶媒を含有していてもよい。含有していてもよい有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、酢酸等の水と混和可能な有機溶媒が挙げられる。
また、水系媒体は、本発明の効果を奏する範囲内で、添加剤を含有していてもよい。含有していてもよい添加剤としては、例えば、TBS(Tris-buffered saline)、PBS(phosphate-buffered saline)、TAE(Tris-acetate EDTA)、TB(Tris-borate EDTA)E、TE(Tris EDTA)、Good’s Buffer(例えば、ニッポンジーン社、同仁化学研究所社より入手可能)等の緩衝剤、ドデシル硫酸ナトリウム、TritonX(商品名、Polyoxyethylene(10) octylphenyl ether、例えばSigma-Aldrich社より入手可能)、Tween-20(商品名、Polyoxyethylene Sorbitan Monolaurate、例えば富士フイルム和光純薬社より入手可能)等の界面活性剤等の、緩衝液に含有される化合物が挙げられる。また、BSA(牛血清アルブミン)等のブロッキング剤を含んでいてもよい。すなわち、本発明の蛍光強度増強剤が溶液状である場合、上記水溶性化合物(W)を含有する、TBS、PBS、TBS-T(Tween-20含有TBS)、PBS-T(Tween-20含有PBS)、TAE、TBE、TE又はGood’s Buffer等の緩衝液が挙げられる。
本発明の蛍光強度増強剤の形態としては、溶液状であることが好ましく、上記水溶性化合物(W)を含有する緩衝液の形態がより好ましい。
蛍光イメージングとは、標的とする生体物質(本発明において、「標的生体物質」とも称す。)を、蛍光色素標識生体分子を用いた蛍光標識により可視化し、観察するバイオイメージングを意味する。具体的には、蛍光色素標識生体分子によって標識された標的生体物質(本発明において、「蛍光標識された標的生体物質」とも称す。)の蛍光を観察する。蛍光色素標識生体分子に用いられる蛍光色素、蛍光色素標識生体分子、及び、蛍光色素標識生体分子を用いた蛍光検出の詳細については、後述の通りである。
蛍光イメージング用途としては特に制限することなく、通常用いられる蛍光イメージング用途に適用することができ、例えば、ウエスタンブロッティング(以下、WBとも略す。)、多色WB、細胞染色、ドットブロッティング等の用途に用いることができる。
特に、WBは、SDS-PAGE法(ドデシル硫酸ナトリウム-ポリアクリルアミドゲル電気泳動法)により標的生体物質(タンパク質)を分子の質量の違いによって分離した後、メンブレンにタンパク質を転写し、メンブレンに転写されたタンパク質に蛍光色素標識抗体を特定的に結合させて蛍光標識された標的生体物質を得た後、評価することにより、タンパク質のバンドを検出することができる。WBでは、上記の蛍光標識された標的生体物質を得た後、メンブレンを乾燥させて評価することにより蛍光強度をより高めることができるため、よりタンパク質の量が少ない場合にも、タンパク質のバンドを検出することができる。
WBにおいて、本発明の蛍光強度増強剤を蛍光標識された標的生体物質に作用させることによって、メンブレンを乾燥させた際に、蛍光標識された標的生体物質中の蛍光色素間の相互作用による消光効果を抑制し、蛍光強度を増強することができるため、通常のWBに比べてさらに低タンパク質量のバンドを高感度で検出することができると考えられる。
なお、本発明の蛍光強度増強剤による蛍光強度の増強効果は、メンブレンを乾燥させた場合に限定されず、メンブレンを乾燥せずに観察した場合にも得られる。
本発明の蛍光標識された標的生体物質の蛍光強度増強方法は、本発明の蛍光強度増強剤を、蛍光標識された標的生体物質に作用させることを含む方法である。
本発明の蛍光強度増強剤を蛍光標識された標的生体物質に作用させるとは、具体的には、本発明の蛍光強度増強剤を、蛍光標識された標的生体物質に作用させて、この蛍光標識からの蛍光強度を増強させることが好ましい。
なお、本発明の蛍光強度増強剤は、蛍光標識された標的生体物質に作用させる際には、上述の溶液として作用させることが好ましい。
本発明の蛍光強度増強剤を、蛍光標識された標的生体物質に作用させて蛍光強度を増強させるためには、蛍光標識された標的生体物質中の蛍光色素間の相互作用を抑制する機能を発現するように、蛍光標識された標的生体物質を得た後、蛍光検出を行うまでの間に、本発明の蛍光強度増強剤を作用させればよい。例えば、蛍光標識された標的生体物質の洗浄工程で本発明の蛍光強度増強剤を作用させることが好ましく、蛍光標識された標的生体物質を、上述の水溶性化合物(W)を含有する緩衝液により洗浄することがより好ましい。
例えば、WBにおいては、メンブレンに転写されたタンパク質に蛍光色素標識抗体を抗体反応により結合させて蛍光標識された標的生体物質を得た後、この蛍光標識された標的生体物質を洗浄用緩衝液で洗浄する工程で、上述の水溶性化合物(W)を含有する緩衝液により洗浄することが好ましい。
上記洗浄用緩衝液としては、WBに通常用いられる洗浄用緩衝液を特に制限することなく用いることができ、例えば、TBS、PBS、TBS-T、PBS-T、TAE、TBE、TE又はGood’s Buffer等の洗浄用緩衝液が挙げられる。
また、上記水溶性化合物(W)を含有する緩衝液としては、上記水溶性化合物(W)を含有する、TBS、PBS、TBS-T、PBS-T、TAE、TBE、TE又はGood’s Buffer等の緩衝液が挙げられる。
なお、蛍光標識された標的生体物質の洗浄は、通常、洗浄用緩衝液を取り替えた洗浄を複数回行うところ、上記水溶性化合物(W)を含有する緩衝液による洗浄を、少なくとも最後の洗浄として行うことによって、蛍光標識からの蛍光強度を増強させることができる。
上記水溶性化合物(W)を含有する緩衝液による洗浄工程における、洗浄時間(振とう時間)、緩衝液中の水溶性化合物(W)の含有量等の洗浄条件については、蛍光強度の増強効果が得られる限り特に制限されない。例えば、洗浄時間(振とう時間)については、5~15分とすることができ、緩衝液中の水溶性化合物(W)の含有量については、上述の本発明の蛍光強度増強剤中における水溶性化合物(W)の含有量の記載を適用することができる。
本発明の蛍光検出用キットは、下記(a)及び(b)を含むキットである。
(a)本発明の蛍光強度増強剤。
(b)蛍光色素を含む蛍光色素標識生体分子作製用試薬、又は、蛍光色素標識生体分子。
上記(a)の本発明の蛍光強度増強剤については、上述の固形状又は溶液状のいずれであってもよい。
固形状である場合には、上記(a)の他に、TBS、PBS、TBS-T、PBS-T、TAE、TBE、TE又はGood’s Buffer等の緩衝液を含有してもよく、TBS、PBS、TBS-T、PBS-T、TAE、TBE、TE又はGood’s Buffer等の緩衝液を構成する水系媒体以外の成分(緩衝剤、界面活性剤等)を含有していてもよい。TBS、PBS、TBS-T、PBS-T、TAE、TBE、TE、Good’s Buffer等の緩衝液を構成する水系媒体以外の成分(緩衝剤、界面活性剤等)を含有する場合には、蛍光標識された標的生体物質に作用させる際には、水系媒体を添加することによって、溶液状として作用させることが好ましい。
溶液状である場合には、TBS、PBS、TBS-T、PBS-T、TAE、TBE、TE又はGood’s Buffer等の緩衝液であることが好ましく、Tween-20を別途添加してもよい。
上記(b)が蛍光色素を含む蛍光色素標識生体分子作製用試薬である場合には、蛍光色素の他に、蛍光色素標識生体分子を作製するために用いられるその他の成分を含有していてもよく、例えば、蛍光色素と結合して蛍光色素標識生体分子を作製する生体物質(好ましくは抗体)が挙げられる。
上記(b)が蛍光色素標識生体分子である場合、この蛍光色素標識生体分子は、適用する標的生体物質に対して、一次抗体及び二次抗体のいずれとして機能してもよい。なお、蛍光色素標識生体分子が二次抗体として機能する場合には、適用する標的生体物質に対する一次抗体を更に含有していてもよい。
本発明の蛍光検出用キットは、蛍光標識された標的生体物質の蛍光検出に用いられるキットであればよく、蛍光イメージング用途での蛍光検出に用いられることが好ましい。
本発明の蛍光検出用キットは、上記(a)及び(b)の他に、蛍光標識された標的生体物質の作製に通常用いられる、タンパク質抽出及び処理液、ゲル、電極液、ブロッティング剤、ブロッキング剤、処理液、洗浄液、緩衝液等を更に含んでいてもよい。
本発明の蛍光強度増強剤を作用させる蛍光色素標識生体分子は、蛍光色素によって標識された生体物質であればよい。
上記蛍光色素としては、生体物質の標識に通常用いられる蛍光色素を、特に制限することなく用いることができる。例えば、キサンテン色素、ローダミン色素、クマリン色素、シアニン色素、ピレン色素、オキサジン色素、スクアリリウム色素、フタロシアニン色素、ポルフィリン色素、ピリジルオキサゾール色素及びピロメテン色素を挙げることができる。
具体的には、例えば、国際公開第2019/230963号、国際公開第2021/100814号、国際公開第2021/125295号、国際公開第2021/215514号、国際公開第2022/025210号、国際公開第2022/191123号、特開2019-172826号公報、再表2019/230963号公報、特開2022-131357号公報等に記載の蛍光性化合物(蛍光を示す化合物)を挙げることができる。
また、市販の蛍光色素についても、特に制限することなく用いることができる。例えば、いずれもThermo Fisher Scientific社製の商品名で、Alexa Fluor 350、Alexa Fluor 405、Alexa Fluor 430,Alexa Fluor 488、Alexa Fluor 514、Alexa Fluor 532、Alexa Fluor 546,Alexa Fluor 555、Alexa Fluor 568、Alexa Fluor 594、Alexa Fluor 633、Alexa Fluor 635、Alexa Fluor 647、Alexa Fluor 660、Alexa Fluor 680、Alexa Fluor 700、Alexa Fluor 750、Alexa Fluor 790、DyLight 350、DyLight 405、DyLight 425Q、DyLight 488、DyLight 510-LS、DyLight 515-LS、DyLight 550、DyLight 594、DyLight 633、DyLight 650、DyLight 680、DyLight 730-B1、DyLight 747-B4、DyLight 800、DyLight 650-4xPEG、DyLight 800―4xPEG等、いずれもATTO-TEC社製の商品名で、ATTO 390、ATTO 425、ATTO 465、ATTO 488、ATTO 495、ATTO 514,ATTO 520、ATTO 532,ATTO RHO6G、ATTO 540Q、ATTO 550、ATTO 565、ATTO RHO11、ATTO 580Q、ATTO 590、ATTO 594、ATTO 610、ATTO 612Q、ATTO 620、ATTO 633、ATTO RHO14、ATTO 647、ATTO 647N、ATTO 655、ATTO 665、ATTO 680、ATTO 700、ATTO 725、ATTO 740等、いずれもグローバルライフサイエンステクノロジーズジャパン社製の商品名で、Cy3、Cy3B、Cy5、Cy5.5、Cy7等、いずれもBiotium社製の商品名で、CF 350、CF 405S、CF 405M、CF 405L、CF 430、CF 440、CF 450、CF 488A、CF 503R、CF 514、CF 532、CF 535ST、CF 543、CF 550R、CF 555、CF 568、CF 570、CF 583、CF 583R、CF 594、CF 594ST、CF 597R、CF 620R、CF 633,CF 640R、CF 647、CF 660C、CF 660R、CF 680、CF 680R、CF 700、CF 750、CF 770、CF 790、CF 800、CF 820、CF 850、CF 870等が挙げられる。
蛍光色素(F)は、光吸収特性が互いに等価な蛍光体部を2つ以上有する化合物であって、互いに隣り合う各蛍光体部が、後記一般式(I)で表される構造を含む基を介して連結された化合物である。この一般式(I)で表される構造は、プロリン由来の環構造等の含窒素飽和5員環を含む繰り返し単位(繰り返し数は2以上)を有し、一般式(I)で表される構造を含む基により連結された2つの蛍光体部に対して剛直なリンカーとして機能するため、分子間ないし分子内での蛍光体部の会合による消光を効果的に抑制することができる。このため、蛍光色素(F)を用いて得られる蛍光色素標識生体分子は、優れた蛍光強度を示すことができると考えられる。
蛍光色素(F)は、ポリマー又はオリゴマーに分類される化合物であってもよい。
本発明において、「光吸収特性が互いに等価な蛍光体部」とは、各蛍光体部の吸収スペクトルにおける最大吸収波長の差が15nm以内の関係を満たすものを意味する。
本発明においては、蛍光色素(F)が有する全ての蛍光体部が、各蛍光体部の吸収スペクトルにおける最大吸収波長のうち、最も低波長側の最大吸収波長と最も高波長側の最大吸収波長との差が15nm以内の関係を満たす化合物であることが好ましい。
蛍光色素中に2つの蛍光体部を有する化合物としては、FRET現象(Fluorescence Resonance Energy Transfer)を生じる化合物が知られている。この化合物中における、励起光で励起される蛍光体部I(エネルギー供与体)と、蛍光体部Iからエネルギーを受け取り発光又は消光する他の蛍光体部II(エネルギー受容体)の各吸収スペクトルにおける最大吸収波長の差は、通常15nmを越える。このような化合物では、蛍光体部Iから蛍光が発せられる代わりに蛍光体部IIにエネルギーが受け渡されるため、化合物としての蛍光強度は低くなってしまう。
これに対して、蛍光色素(F)は上述するように、光吸収特性が互いに等価な蛍光体部を有するため、FRET現象が生じず、蛍光体部の数に比例した蛍光強度を示すことができる。
上記の光吸収特性が互いに等価な蛍光体部の化学構造としては、上記の最大吸収波長の差を満たす限り特に制限はなく、好ましくは、蛍光体部の主骨格の構造が同じである。ただし、置換基の立体配置及び鎖長等は異なっていてもよく、また、アニオン性基又はカチオン性基を有する場合は、カウンターイオンが異なっていてもよい。上記最大吸収波長の差は、好ましくは10nm以内であり、5nm以内がより好ましい。
なお、蛍光体部の吸収スペクトルとは、PBS緩衝液で希釈した蛍光体部を構成する蛍光体単体を、分光光度計を用いて測定されるスペクトルである。
なお、互いに隣り合う各蛍光体部が、下記一般式(I)で表される構造を含む基を介して連結されている限り、上記の蛍光体部を置換基として有する構造は特に制限されない。例えば、後述の一般式(II)において詳述するように、L1とL2の組み合わせ、L1とL3の組み合わせ、L4とL5の組み合わせ、又は、L4とL6の組み合わせによって、下記一般式(I)で表される構造に記載する、炭素原子、窒素原子及びX1~X3を環構成原子とする5員環を形成し、この5員環が蛍光体部を含む基を置換基として有していてもよい。すなわち、蛍光体部を置換基として有する構造としては、互いに隣り合う各蛍光体部が、下記一般式(I)で表される構造を含む基を介して連結されている限り、下記一般式(I)で表される構造に記載の、炭素原子、窒素原子及びX1~X3を環構成原子とする5員環が、蛍光体部を含む基を置換基として有する構造であってもよい。このような化合物としては、例えば、後述の一般式(VI)又は(VII)で表される化合物が挙げられる。
蛍光色素(F)において、上記蛍光体部の数は2個以上である。上限値に特に制限はなく、例えば、30個以下とすることができ、20個以下が好ましく、15個以下がより好ましい。
蛍光色素(F)が有する蛍光体部については、上記の他、後述の一般式(II)における蛍光体部の記載及び具体例等を適用することができる。
R1~R3は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アシル基、-NR8R9、-OR10又はアニオン性基を示す。
R8~R10は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アリール基、ヘテロアリール基又はアニオン性基を示す。
nは2以上の整数である。
*は結合手を示す。
R1~R3として採りうるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アリール基、ヘテロアリール基及びアニオン性基は、後述する置換基群Tにおけるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アリール基、ヘテロアリール基及びアニオン性基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
R1~R3として採りうるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アリール基及びヘテロアリール基は、無置換であってもよく、置換基を有していてもよい。
R1~R3におけるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アリール基及びヘテロアリール基が有していてもよい置換基としては、後述する置換基群Tにおける置換基が挙げられ、例えば、ハロゲン原子又はアニオン性基が好ましい。
R8~R10として採りうるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アリール基、ヘテロアリール基及びアニオン性基は、後述する置換基群Tにおけるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アリール基、ヘテロアリール基及びアニオン性基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
R8~R10として採りうるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アリール基及びヘテロアリール基は、無置換であってもよく、置換基を有していてもよい。
R8~R10におけるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アリール基及びヘテロアリール基が有していてもよい置換基としては、後述する置換基群Tにおける置換基が挙げられ、例えば、ハロゲン原子、カルバモイル基、アシルアミノ基、アルコキシ基(好ましくはアニオン性基を有するアルコキシ基)又はアニオン性基が好ましく、カルバモイル基、アシルアミノ基、アルコキシ基(好ましくはアニオン性基を有するアルコキシ基)又はアニオン性基がより好ましい。
R2及びR3としては、水素原子、-NR8R9、-OR10又はアニオン性基が好ましく、R2が水素原子、-NR8R9、-OR10又はアニオン性基であって、R3が水素原子であることがより好ましい。
R8~R10としては、水素原子、アルキル基又はアシル基が好ましい。アルキル基はアニオン性基を有するアルキル基であってもよく、アシル基はアニオン性基を含むアシル基(好ましくは、アニオン性基を有するアシル基、もしくは、アニオン性基を有するアルコキシ基で置換されたアシル基)であってもよい。上記のアルキル基及びアシル基は、アニオン性基以外の置換基を有していてもよく、後述する置換基群Tにおける置換基が挙げられ、例えば、カルバモイル基又はアシルアミノ基が好ましい。
上記X1~X3としては、少なくともいずれか1つは>CR2R3であることが好ましく、少なくとも2つが>CR2R3であって、残りの1つが-O-、-S-又は>CR2R3であることがより好ましい。
一般式(I)で表される構造のうち、上記のX1~X3が>CR2R3である構造の個数の割合は、30%以上が好ましく、60%以上がより好ましく、80%以上がさらに好ましい。上限値に特に制限はなく、100%以下とすることができる。なお、一般式(I)で表される構造の全てが、上記のX1~X3が>CR2R3である構造であることも好ましい。
上記のX1~X3が>CR2R3である構造における少なくとも1つのR2は、分子間、更には複数存在する場合には分子内での一般式(I)で表される構造間の相互作用を抑制する観点から、-NR8R9、-OR10又はアニオン性基であることが好ましく、-NR8R9、-OR10又はアニオン性基であって、かつ、R8~R10の少なくとも1つがアニオン性基を含む基であることがより好ましい。
なお、上記の「X1~X3が>CR2R3である構造における少なくとも1つのR2が、-NR8R9、-OR10又はアニオン性基であって、かつ、R8~R10の少なくとも1つがアニオン性基を含む基である」とは、すなわち、R2が-NR8R9である場合には、R8及びR9の少なくとも1つがアニオン性基を含む基であり、R2が-OR10である場合には、R10がアニオン性基を含む基であることを意味する。
また、R10がアニオン性基を含む基であるとは、R10が、アニオン性基であるか、アニオン性基を置換基として有する基であることを意味する。このことは、R8及びR9の少なくとも1つがアニオン性基を含む基であることにおいても同様である。
上記蛍光体部の数が2である場合、nの下限値は、蛍光強度をより向上させる観点からは、3以上の整数が好ましく、7以上の整数がより好ましく、9以上の整数がさらに好ましく、12以上の整数が特に好ましい。上限値に特に制限はなく、例えば、72以下の整数とすることができ、36以下の整数が好ましく、24以下の整数がより好ましく、18以下の整数がさらに好ましい。すなわち、nは3~72の整数が好ましく、7~36の整数がより好ましく、9~24の整数が更に好ましく、12~18の整数が特に好ましい。
一方で、上記蛍光体部の数が3以上である場合には、蛍光体部の数が2である場合と比べると1分子あたりの蛍光体部数(色素数)が多いため、一定の色素会合を許容でき、3以上の整数であれば、蛍光強度をより向上させることができるため好ましい。なかでも、nが6の整数である場合には、一定の会合抑制効果があるものの不十分であるため、nは、7以上の整数であることがより好ましい。上記蛍光体部の数が3以上である場合には、nの上限値は例えば、72以下の整数が好ましく、36以下の整数がより好ましく、24以下の整数がさらに好ましい。すなわち、蛍光体部の数が3以上である場合には、nは3~72の整数が好ましく、7~36の整数がより好ましく、7~24の整数が更に好ましい。
蛍光色素(F)は下記一般式(II)で表されることが好ましい。
R6及びR7は、水素原子、ヒドロキシ基、スルファニル基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、アシル基、ヘテロアリール基、アニオン性基、カチオン性基又はQを示す。
Qは、カルボキシ基、生体物質に結合可能な置換基又は固体支持体に結合可能な置換基を示す。
L1~L7は、単結合又は2価の連結基を示す。
Mは蛍光体部、生理活性物質部、プロドラッグ部又は放射性同位体含有部を示す。
Yは上述の一般式(I)で表される構造を示す。
mは1以上の整数である。
ただし、Mの少なくとも2つは上記の光吸収特性が互いに等価な蛍光体部を示す。このことは、言い換えると、Mの少なくとも2つは蛍光体部であって、互いに隣り合う各蛍光体部は、上記の光吸収特性が互いに等価な蛍光体部であることを意味する。
R4又はR5として採りうるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アミノ基、アルコキシ基、アリール基及びヘテロアリール基は、後述する置換基群Tにおけるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アミノ基、アルコキシ基、アリール基及びヘテロアリール基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
R4又はR5として採りうるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アミノ基、アルコキシ基、アリール基及びヘテロアリール基は、無置換であってもよく、置換基を有していてもよく、有していてもよい置換基としては、後述する置換基群Tにおける置換基が挙げられ、例えば、ハロゲン原子が好ましい。
R4及びR5としては、合成の簡便さの観点からは、水素原子が好ましい。アミノ酸を原料として用いた場合にはR4及びR5は水素原子になることが多いものの、蛍光色素(F)が優れた蛍光強度を示すことに対してR4及びR5における置換基は大きく寄与しないため、R4及びR5は水素原子以外のその他の置換基(アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、スルファニル基、アリール基又はヘテロアリール基)であってもよい。
R6又はR7として採りうるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、アシル基、ヘテロアリール基、アニオン性基及びカチオン性基は、後述する置換基群Tにおけるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、アシル基、ヘテロアリール基、アニオン性基及びカチオン性基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
R6又はR7として採りうるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、アシル基及びヘテロアリール基は、無置換であってもよく、置換基を有していてもよい。
R6又はR7におけるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、アシル基及びヘテロアリール基が有していてもよい置換基としては、後述する置換基群Tにおける置換基が挙げられ、アルキル基、アシル基、アルコキシ基、アミノ基、アニオン性基、カチオン性基、-(L-O)gREもしくはQ、又はこれらを2種以上組み合わせた置換基が好ましく、アルキル基、アシル基、アルコキシ基、アミノ基、-(L-O)gREもしくはQ、又は、これらの置換基を2種以上組み合わせた置換基がより好ましい。
生体物質に結合可能な置換基としては後述の生体物質に結合可能な置換基の記載を適用することができ、固体支持体に結合可能な置換基としては後述の固体支持体に結合可能な置換基の記載を適用することができる。
L1及びL6は、単結合又は2価の連結基を示し、単結合、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、-O-、-S-、>C=O、>NRA、>S=O、>S(=O)2又は>P(=O)ORBであることが好ましい。RA及びRBは後述のRA及びRBと同義であり、水素原子又は置換基を示す。
L1~L7を構成しうるアルキレン基は、後述する置換基群Tから選択されるアルキル基から更に水素原子を1つ除去した基と同義であり、好ましいものも同じである。
L1~L7を構成しうるアルケニレン基は、後述する置換基群Tから選択されるアルケニル基から更に水素原子を1つ除去した基と同義であり、好ましいものも同じである。
L1~L7を構成しうるアルキニレン基は、後述する置換基群Tから選択されるアルキニル基から更に水素原子を1つ除去した基と同義であり、好ましいものも同じである。
L1~L7を構成しうるアリーレン基は、後述する置換基群Tから選択されるアリール基から更に水素原子を1つ除去した基と同義であり、好ましいものも同じである。
L1~L7を構成しうるヘテロアリーレン基は、後述する置換基群Tから選択されるヘテロアリール基から更に水素原子を1つ除去した基と同義であり、好ましいものも同じである。
L1~L7を構成しうるアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基は、無置換の基であってもよく、置換基を有する基であってもよい。
L1~L7を構成しうる上記アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基が有していてもよい置換基としては、特に限定されず、好ましくは、後述する置換基群Tから選択され、より好ましくは、ハロゲン原子、アルキル基、アシルアミノ基又はカルバモイル基が挙げられる。また、L1~L7を構成しうる上記アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基が有していてもよい置換基は、さらに後述する置換基群Tから選択される置換基で置換されていてもよく、例えば、アミノ基が好ましい。
また、L1~L7を構成しうる上記アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基が有していてもよい置換基の数は、構造として採り得る限り特に制限されず、少なくとも1個以上とすることができ、上限値としては、特に制限されず、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基における全ての水素原子が置換基で置換されていてもよい。
なお、RA及びRBとして採り得る上記アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基及びヘテロアリール基は、いずれも、無置換の基であってもよく、置換基を有する基であってもよい。
なお、L2~L5及びL7を構成しうる、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、-O-、-S-、>C=O、>NRA、>S=O、>S(=O)2及び>P(=O)ORBのうちの2種以上を組み合わせた連結基において、組み合わせる基の数は、特に制限されないが、例えば、2~10個が好ましく挙げられ、2~6個がより好ましく、2~4個がさらに好ましい。
L1は、>C=O、>NRA、アリーレン基、アルキレン基、-O-又は-S-がより好ましく、>C=O、>NRA、アリーレン基又はアルキレン基がさらに好ましく、>C=O又は>NRAが特に好ましい。
L6は、単結合、>C=O、>NRA又はアリーレン基がより好ましく、単結合、>C=O又は>NRAがさらに好ましい。
(ii)L3、L4、L7
L3、L4及びL7は、単結合、>C=O、>NRA、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基又はヘテロアリーレン基であるか、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基の少なくとも1種と、>C=O及び>NRAとの組み合わせがより好ましく、単結合、>C=O、>NRA、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基又はヘテロアリーレン基であるか、-C(=O)NRA-と>C=Oとの間、又は、-NRAC(=O)-と>NRAとの間を、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基の少なくとも1種により連結する基がさらに好ましい。
(iii)L2、L5
L2及びL5は、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、-O-、-S-、>C=O及び>NRAのうちの1種もしくは2種以上を組み合わせた基であることがより好ましく、*-Lx-Ly-**で表される基であることがさらに好ましい。
Lxは、単結合、又は、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基のうちの1種もしくは2種以上を組み合わせた基であって、Lyは、単結合、-O-、-S-、>C=O又は>NRAである。*はL1及びL3が結合する炭素原子、又は、L4及びL6が結合する炭素原子への結合手を示し、**はMとの結合手を示す。ただし、Lyが単結合である場合、Lxは、ヘテロアリーレン基であるか、又は、*側に位置するアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基及びアリーレン基のうちの1種もしくは2種以上を組み合わせた基と、**側に位置するヘテロアリーレン基とからなる基である。
L2及びL5は、上記の*-Lx-Ly-**で表される基のなかでも、Lyが単結合、-S-、>C=O又は>NRAである基が好ましく、Lyが>C=O又は>NRAである基がより好ましく、Lxがアルキレン基であって、Lyが>C=O又は>NRAである基がさらに好ましい。
なお、上記一般式(II)で表される化合物においては、Mと、L1及びL3が結合する炭素原子、又は、L4及びL6が結合する炭素原子とを結ぶ連結鎖(L2を含む連結鎖及びL5を含む連結鎖の各連結鎖)における最短原子数は、例えば、1~60であればよく、1~40が好ましい。Mが蛍光体部である場合には、上記最短原子数は、蛍光体部Mのうち、蛍光を示すための共役構造部分と、L1及びL3が結合する炭素原子、又は、L4及びL6が結合する炭素原子とを結ぶ連結鎖のうち最短鎖を構成する原子数を意味する。
なお、上記一般式(II)で表される化合物においては、Mの共役構造部分-後述の連結基ZZZ-L2-で表される構造のうち「-連結基ZZZ-L2-」で表される連結鎖のいずれかの部分、及び、Mの共役構造部分-後述の連結基ZZZ-L5-で表される構造のうち「-連結基ZZZ-L5-」で表される連結鎖のいずれかの部分に後述の-(CH2-CH2-O)b-で表される構造(bも、後述の通りである。)を有することも好ましい。
上記の隣接する基同士が互いに結合して形成していてもよい環は、芳香族環及び脂肪族環のいずれでもよく、炭化水素環及びヘテロ環のいずれでもよく、5又は6員環であることが好ましい。
上記脂肪族環としては、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、又は、上述の一般式(I)で表される構造に記載する、炭素原子、窒素原子及びX1~X3を環構成原子とする5員環が好ましく挙げられ、上述の一般式(I)で表される構造に記載する、炭素原子、窒素原子及びX1~X3を環構成原子とする5員環がより好ましい。
上記芳香族環としては、ベンゼン環、又は、含窒素芳香族複素環が好ましく、ベンゼン環、又は、環構成原子が炭素原子及び窒素原子から構成される含窒素芳香族複素環がより好ましく、ベンゼン環又はピリジン環がさらに好ましい。
これらの環は置換基を有していてもよく、有していてもよい置換基としては、特に制限することなく、置換基群Tから選択される。
L1とL2の組み合わせ、L1とL3の組み合わせ、L4とL5の組み合わせ、又は、L4とL6の組み合わせにより形成される環としては、上記の脂肪族環及び芳香族環のいずれでもよく、上述の一般式(I)で表される構造に記載する、炭素原子、窒素原子及びX1~X3を環構成原子とする5員環、又は、ベンゼン環が好ましい。
例えば、一般式(II)の破線で囲んだ下記構造は、
Mとして採り得る蛍光体部(以下、蛍光体部Mとも称す。)としては、蛍光を示す有機化合物からなる構造部である限り、特に制限することなく用いることができる。また、蛍光体部Mは、蛍光を示す有機化合物からなる構造部がさらに連結基を有する構造部であってもよい。このような連結基としては、特に制限されないが、例えば後述の連結基ZZZを挙げることができる。例えば、一般式(II)で表される化合物においては、蛍光体部Mはこの連結基ZZZによってL2又はL5と結合している化合物が好ましく挙げられる。
蛍光体部Mとしては、例えば、キサンテン色素、ローダミン色素、クマリン色素、シアニン色素、ピレン色素、オキサジン色素、スクアリリウム色素、ピリジルオキサゾール色素及びピロメテン色素のうちの少なくとも1種の色素からなる構造部が好ましく挙げられる。
上記のキサンテン色素、ローダミン色素、クマリン色素、シアニン色素、ピレン色素、オキサジン色素、スクアリリウム色素、ピリジルオキサゾール色素及びピロメテン色素としては、これらの色素として通常知られている色素を特に制限することなく用いることができる。
なお、上記蛍光体部Mを構成する色素については、生体物質に結合可能な置換基を有しないようにして取り込む。
R11~R13は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アミノ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して5又は6員環を形成していてもよい。
R22~R25及びR32~R35は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルファモイル基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、カルバモイル基、アシルアミノ基、ニトロ基又はハロゲン原子を示す。
R41及びR42は、アルキル基又は-(CH2-CH2-O)b-R21を示す。R21及びbは、上記のR21及びbと同義である。R41及びR42は互いに結合して環を形成していてもよい。
aは、1~3の整数である。
上記のR1~R4、R11~R13、R22~R25、R32~R35、R41又はR42のうちのいずれかから水素原子が1つ除かれることにより、1価の構造部となる。
ただし、式(α)で表されるシアニン色素は、中性である。
近赤外光励起による蛍光検出は、可視光励起による検出に比べてメンブレンの自家蛍光、すなわちバックグラウンド蛍光を抑制できるため、シグナルノイズ比(S/N比)を高めやすく、目的のタンパク質を高感度に検出することが可能となる。そのため、近年、微量タンパク質の解析研究において、近赤外領域の発光を利用した蛍光検出WBの必要性が増してきている。
しかし、近赤外領域では、一般的に蛍光色素の蛍光量子収率が低く、高いシグナル量を得ることが難しい。一般式(α)で表されるシアニン色素からなる構造部を蛍光体部Mとして有する蛍光色素(F)のうちa=2又は3である化合物は、上記の700nm付近と800nm付近の2種類のものを有する多色WBにおいても、優れた蛍光強度を示す化合物として使用でき、特に、タンパク質をより高感度に観察、検出するという要望に対しても、従来のシアニン色素を用いた蛍光標識と比較して、優れた蛍光強度を示すことができる。
R1~R4は、アルキル基又は-(CH2-CH2-O)b-R21を示す。
無置換のアルキル基の炭素数は、1~6が好ましく、1~4がより好ましく、1~2がさらに好ましい。
アルキル基が置換基を有する場合、置換基を有するアルキル基のアルキル基部分の炭素数としては、1~10が好ましく、1~8がより好ましく、2~6がさらに好ましく、2~5が特に好ましい。また、置換基を有するアルキル基の最長鎖を構成する原子数としては、3~35が好ましく、3~25がより好ましく、3~15がさらに好ましく、3~11が特に好ましい。
本発明において、「置換基を有するアルキル基のアルキル基部分の炭素数」とは、アルキル基が有する置換基部分を除く炭素数を意味する。
本発明において、「置換基を有するアルキル基の最長鎖を構成する原子数」とは、置換基部分を含む原子数(すなわち、全原子数から、最長鎖を構成しない分子鎖の原子数を引いた原子数)を意味する。なお、スルホ基、カルボキシ基等の解離性の水素原子を有する置換基が最長鎖を構成する場合、解離の有無にかかわらず、水素原子を含めて計算する。また、後述する生体物質に結合可能な置換基部分における原子数は含めない。
R1~R4として採りうる置換基を有するアルキル基としては、上記置換基を有するアルキル基であれば特に制限はない。
R1~R4として採りうるアルキル基としては、無置換のアルキル基が好ましい。
R1~R4として採りうる-(CH2-CH2-O)b-R21において、bは1~50であり、R21はアルキル基を示す。
bは平均繰り返し数(単に、繰り返し数とも称す。)を意味し、1~24が好ましく、1~12がより好ましく、1~10がさらに好ましく、4~10が特に好ましく、4~8が最も好ましい。
上記平均繰り返し数は、化合物について1H-NMR測定を行い、平均積分値より算出することができる。本発明において規定する平均繰り返し数は、上記方法により算出される平均繰り返し数の小数第一位を四捨五入して得られる数を意味する。
R21におけるアルキル基は、上記R1~R4として採りうるアルキル基の記載を適用することができる。
R1~R4として採りうる-(CH2-CH2-O)b-R21及びR1~R4としてのアルキル基が置換基として有しうる-(CH2-CH2-O)b-R21としては、-(CH2-CH2-O)b-無置換のアルキル基が好ましい。
蛍光色素(F)中における全ての蛍光体部Mが一般式(α)で表されるシアニン色素からなる構造部であって、R1及びR2の少なくとも1つとR3及びR4の少なくとも1つとが、-(CH2-CH2-O)b-で表される構造を含むことがさらに好ましい。
上記-(CH2-CH2-O)b-で表される構造は、R1~R4として-(CH2-CH2-O)b-R21を採ることにより導入されていることが好ましい。
上記-(CH2-CH2-O)b-におけるbは、上記-(CH2-CH2-O)b-R21におけるbと同義である。
R1~R4の置換基はシアニン色素骨格(平面)に対し垂直方向へ張り出すため、この置換基として-(CH2-CH2-O)b-で表される構造を含むことにより、縮環部分がπ-π相互作用しにくくなり(会合抑制効果が強まり)、会合による蛍光強度の低下を抑制できると推定している。
R11~R13は、各々独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アミノ基又はハロゲン原子を示す。隣接する基同士が互いに結合して5又は6員環を形成していてもよい。
R11~R13として採りうるアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アミノ基及びハロゲン原子は、後述する置換基群Tにおけるアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アミノ基及びハロゲン原子と同義であり、好ましい範囲も同じである。
R11~R13におけるアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基及びアミノ基が有していてもよい置換基としては、後述する置換基群Tにおける置換基が挙げられる。
例えば、a=3の場合を例にすると、R11~R13のうち隣接する基同士が結合して形成される環を有する構造としては、下記構造が好ましく挙げられる。なお、下記例においては、環構造を形成していないR11~R13は水素原子であり、環構造は置換基を有しない構造を記載しているが、これらに限定されるものではない。また、下記において、波線の先の構造は省略して記載する。
R12及び上記以外のR13は、水素原子又はアルキル基が好ましい。
R11~R13のうち、R11及びインドレニン環に結合する炭素原子が有するR13以外のR12~R13における隣接する基同士(すなわち、インドレニン環に結合する炭素原子が有するR13以外のR13とR12のうちの隣接する基同士)が、互いに結合して5又は6員環を形成していることが好ましく、6員環を形成していることがより好ましい。また、インドリン環及びインドレニン環を結ぶ結合の中心部分に上記5又は6員環を形成していることが好ましい。インドリン環及びインドレニン環を結ぶ結合の中心部分に形成される環とは、インドリン環及びインドレニン環からの結合原子数が等しくなる炭素原子を環構成原子として含む環を意味する。
具体的には、R1~R4、R11~R13、R22~R25、R32~R35、R41又はR42として採り得る置換基から水素原子が1つ除かれることにより1価の構造部となるか、R11~R13、R22~R25又はR32~R35として採り得る水素原子が除かれ、R11~R13、R22~R25又はR32~R35が結合していた炭素原子上に結合手を有する1価の構造部となる。
なかでも、上記蛍光体部Mは、上記R41及びR42が結合して形成した環上から水素原子が1つ除かれることにより1価の構造部となるか、又は、R12(好ましくはインドリン環及びインドレニン環からの結合原子数が等しくなる炭素原子上のR12)として採り得る置換基から水素原子が1つ除かれることにより1価の構造部となることが好ましい。
R22~R25及びR32~R35は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルファモイル基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、カルバモイル基、アシルアミノ基、ニトロ基又はハロゲン原子を示す。これらR22~R25及びR32~R35は、隣接する基同士が互いに結合して縮合環を形成していてもよい。
R22~R25及びR32~R35として採りうるアルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルファモイル基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、カルバモイル基、アシルアミノ基、ニトロ基及びハロゲン原子は、それぞれ、後述する置換基群Tにおけるアルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルファモイル基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、カルバモイル基、アシルアミノ基、ニトロ基及びハロゲン原子と同義である。
R22~R25及びR32~R35のうち隣接する基同士が互いに結合して形成される縮合環としては、特に制限はないが、例えば、ナフタレン環(隣接する基同士が互いに結合してベンゼン環を形成することによって、R22~R25が結合するベンゼン環又はR32~R35が結合するベンゼン環と共に形成されるナフタレン環)が挙げられる。なお、会合抑制の観点から、R22~R25及びR32~R35のうち隣接する基同士が互いに結合しておらず、縮合環を形成していないことが好ましい。
親水性基としては、特に制限されないが、例えば、置換基を有するアルコキシ基、カルボキシ基、スルホ基及びホスホノ基が挙げられ、スルホ基が好ましい。
R41及びR42は、アルキル基又は-(CH2-CH2-O)b-R21を示す。R21及びbは、上記のR21及びbと同義である。
R41及びR42におけるアルキル基が有していてもよい置換基としては、アルコキシ基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、カルバモイル基、アシルアミノ基、スルホ基及びホスホノ基並びにこれらの置換基の組み合わせからなる基が挙げられる。
無置換のアルキル基の炭素数は、1~6が好ましく、1~4がより好ましく、1~3がさらに好ましい。
置換基を有するアルキル基のアルキル基部分の炭素数は、1~10が好ましく、1~8がより好ましく、1~7がさらに好ましく、1~6がさらに好ましく、1~5がさらに好ましい。また、置換基を有するアルキル基の最長鎖を構成する原子数は、3~14が好ましく、3~12がより好ましく、3~10がさらに好ましい。
また、上記R1~R4が採り得る、置換基を有するアルキル基の形態も好ましく適用できる。
R41及びR42は互いに結合して環を形成していてもよい。
上記一般式(α)で表されるシアニン色素のうち、R41及びR42が互いに結合して環を形成した構造としては、下記一般式(β)で表されるシアニン色素が好ましく挙げられる。
連結基Uは原子数1~100の2価の連結基を示す。
R1~R4、R11~R13、R22~R25、R32~R35、b及びaは上記一般式(α)におけるR1~R4、R11~R13、R22~R25、R32~R35、b及びaと同義であり、特段の断りのない限り、好ましい範囲も同じである。
R1~R4、Lx、Ly及びUの少なくとも1つは-(CH2-CH2-O)b-で表される構造を含む。bは、上記bと同義である。
ただし、式(β)で表されるシアニン色素は、中性である。
Lx及びLyとして採りうるアルキレン基のアルキレン基部分の炭素数は、R41及びR42における置換基を有するアルキル基のアルキル基部分の炭素数の記載を好ましく適用することができる。
Lx及びLyとして採りうる-(CH2-CH2-O)b-アルキレン-*において、bは1~10が好ましく、1~8がより好ましく、アルキレン基部分の炭素数は、R41及びR42における置換基を有するアルキル基のアルキル基部分の炭素数の記載を好ましく適用することができる。
連結基Uは、アルキレン基、-O-、-NR50-、-COO-、-CONR50-及び-SO2NR50-から選ばれる3つ以上が結合して形成される2価の連結基であることが好ましい。R50は、水素原子又はアルキル基を示す。
連結基Uとして採り得るアルキレン基のアルキレン部分の炭素数は、1~10が好ましく、1~8がより好ましく、1~7がさらに好ましく、1~6が特に好ましく、1~5が最も好ましい。
本発明において、「アルキレン基のアルキレン部分の炭素数」とは、アルキレン基が有する置換基部分を除く炭素数を意味する。
R50として採り得るアルキル基は、上記R1~R4におけるアルキル基の記載を好ましく適用することができる。
R50としては水素原子が好ましい。
連結基Uを構成する上記のアルキレン基、-O-、-NR50-、-COO-、-CONR50-及び-SO2NR50-の数は、3~11が好ましく、3~7がより好ましく、3~5がさらに好ましく、3が特に好ましい。
連結基Uは、Lx及びLyとの連結部が-O-、-NR50-、-COO-、-CONR50-又は-SO2NR50-であることが好ましい。すなわち、連結基Uは、連結基Uを構成する、-O-、-NR50-、-COO-、-CONR50-又は-SO2NR50-を介して、Lx及びLyのアルキレン基に対して結合していることが好ましい。連結基Uは、Lx及びLyとの連結部が-O-、-NR50-、-COO-、-CONR50-又は-SO2NR50-であって、上記の連結部同士がアルキレン基で結ばれた2価の連結基であることがより好ましい。
連結基Uは、水素原子が1つ除かれることにより1価の構造部、すなわち、蛍光体部Mとなることが好ましい。連結基Uにおいて、水素原子が1つ除かれる箇所としては、アルキレン基又はR50としてのアルキル基が挙げられ、アルキレン基が好ましい。
連結基Uにおいて、アルキレン基又はR50としてのアルキル基における水素原子が1つ除かれる際には、アルキレン基又はR50としてのアルキル基から直接水素原子が1つ除かれてもよく、アルキレン基又はR50としてのアルキル基に対して連結基ZZZが結合し、この連結基ZZZが結合手となっていてもよい。
上記連結基ZZZとしては、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、-O-、-S-、>C=O、>NR60、>S=O、>S(=O)2、>P(=O)OR70、-COO-、-CONR60-及び-(CH2-CH2-O)p-、並びにこれらの置換基の組み合わせからなる基が挙げられる。組み合わせる数は、特に制限はないが、例えば、2~20とすることができ、2~7が好ましく、2~5がより好ましい。
R60及びR70は水素原子又はアルキル基であり、水素原子が好ましい。R60又はR70として採り得るアルキル基としては、上記R50におけるアルキル基の記載を好ましく適用することができる。
pは繰り返し数を表し、1~10が好ましく、1~8がより好ましく、1~4がさらに好ましい。
aは、1~3の整数であって、2又は3の整数が好ましい。
親水性基としては、前述のR22~R25及びR32~R35が採りうる親水性基の記載を適用することができる。
親水性基の位置は、特段の断りがない限り特に制限されず、上記親水性基を有する基としては、例えば、R11~R13、R22~R25、R32~R35、R41又はR42が好ましく挙げられる。
なお、上記一般式(α)又は(β)で表される構造中において、いずれの置換基から水素原子が1つ除かれて1価の構造部(蛍光体部M)となってもよいが、例えば、連結基Uから水素原子が1つ除かれて1価の構造部となるか、又は、R12(好ましくはインドリン環及びインドレニン環からの結合原子数が等しくなる炭素原子上のR12)として採り得る置換基から水素原子が1つ除かれることにより1価の構造部となることが好ましい。
なお、特段の断りのない限り、一般式(α)及び(β)における置換基の記載は、一般式(α)及び(β)においてのみ適用する置換基の記載とする。
Mとして採りうるプロドラッグ部としては、生体内で代謝されて生理活性物質に変化する化合物からなる構造部である限り、特に制限することなく用いることができる。プロドラッグとしては、例えば、特開2020-105187の段落[0003]の記載(2-ピロリノドキソルビシンのプロドラッグ形態)を適用することができる。
Mとして採りうる放射性同位体含有部としては、医療分野で利用可能な放射性同位体を含む構造部である限り、特に制限することなく用いることができる。放射性同位体としては、例えば、ヨウ素131、インジウム111、イットリウム90、およびルテチウム177、銅64が挙げられるが、これらに制限されない。特開2021-11483の段落[0225]の記載を適用することができる。放射性同位体を含む構造部としては、上記放射性同位体がアミノ基もしくは第三級アミンの窒素原子、スルファニル基、アリール基又はヘテロアリール基等に結合又は配位した構造部が挙げられる。上記放射性同位体に第三級アミンの窒素原子が配位した構造部としては、上記放射性同位体にDOTA(1,4,7,10-テトラアザシクロドデカン-1,4,7,10-テトラ酢酸)などが配位し錯体を形成した構造部が挙げられ、上記放射性同位体にスルファニル基が配位した構造部としては、ジアセチルビス(N(4)-メチルチオセミカルバゾン)銅(II)などの錯体からなる構造部が挙げられる。
上記一般式(II)で表される化合物は、下記一般式(III)で表されることが好ましい。
LL3及びLL4は、2価の連結基を示す。
s、t及びuは0以上の整数である。
R4~R7、L1、L2、L5、L6、X1~X3、M、n及びmは上述の一般式(II)におけるR4~R7、L1、L2、L5、L6、X1~X3、M、n及びmと同義である。
ただし、s、t又はuで括られる構造は上述の一般式(I)で表される構造であることはない。すなわち、Y1がW1もしくはZ1と結合するか、Y2がW2もしくはZ2と結合するか、又は、Y3がW3もしくはZ3と結合して、一般式(I)で表される構造を形成することはない。
Y1~Y3、Z1~Z3又はW1~W3として採りうるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アミノ基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロアリール基及びアニオン性基は、後述する置換基群Tにおけるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アミノ基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロアリール基及びアニオン性基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
Y1~Y3、Z1~Z3又はW1~W3として採りうるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アミノ基、アルコキシ基、アリール基及びヘテロアリール基は、無置換であってもよく、置換基を有していてもよく、有していてもよい置換基としては、後述する置換基群Tにおける置換基が挙げられ、例えば、アリール基、ハロゲン原子又はアニオン性基が好ましい。
また、Y1~Y3、Z1~Z3又はW1~W3を構成しうる上記アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アミノ基、アルコキシ基、アリール基及びヘテロアリール基が有していてもよい置換基は、さらに後述する置換基群Tから選択される置換基で置換されていてもよく、例えば、アニオン性基が好ましい。
W1~W3は、水素原子、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基が好ましく、水素原子がより好ましい。
Z1~Z3は、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基が好ましく、アルキル基がより好ましい。
ここで、「Z1~Z3の少なくとも1つは、アニオン性基を含む基である」とは、下記条件(Z1)~(Z3)の少なくとも1つを満たすことを意味する。
条件(Z1):上記sが1以上の整数であって上記Z1がアニオン性基を含む基である。
条件(Z2):上記tが1以上の整数であって上記Z2がアニオン性基を含む基である。
条件(Z3):上記uが1以上の整数であって上記Z3がアニオン性基を含む基である。
また、「Z1~Z3の少なくとも1つは、アニオン性基を含むアルキル基である」とは、上記条件(Z1)~(Z3)における「アニオン性基を含む基」を「アニオン性基を含むアルキル基」に読み替えた上で、上記条件(Z1)~(Z3)の少なくとも1つを満たすことを意味する。
LL3及びLL4を構成しうる、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基及び>NRAとしては、上述のL1~L7を構成しうる、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基及び>NRAの記載を好ましく適用することができる。
LL3は、>C=O、>NRA、アルキレン基、アリーレン基又はヘテロアリーレン基が好ましく、>C=O又はNRAがより好ましい。なお、RAは水素原子が好ましい。
LL4は、>C=O、>NRA、アルキレン基、アリーレン基又はヘテロアリーレン基が好ましく、>C=O又は>NRAがより好ましい。なお、RAは水素原子が好ましい。
s、t及びuの上限値に特に制限はなく、例えば、20以下とすることができ、10以下が好ましく、5以下がより好ましい。なかでも、s、t及びuは0又は1の整数であることが好ましい。
なお、tで括られる構造とuで括られる構造のどちらにも分類できる場合には、uで括られる構造に優先的に分類するものとする。
上記一般式(III)で表される化合物は、下記一般式(IV)で表されることが好ましい。
R4~R7、L2、L5、X1~X3、Y1~Y3、Z1~Z3及びW1~W3、M、n、m、s、t及びuは前述の一般式(III)におけるR4~R7、L2、L5、X1~X3、Y1~Y3、Z1~Z3及びW1~W3、M、n、m、s、t及びuと同義である。
なお、化合物のR7側の末端が、カルボキシ基であるか、又は、カルボニルで結合するタイプの生体物質に結合可能な置換基もしくはカルボニルで結合するタイプの固体支持体に結合可能な置換基である場合、式中における「-C=O-R7」の表記全体で、カルボキシ基、カルボニルで結合するタイプの生体物質に結合可能な置換基、又は、カルボニルで結合するタイプの固体支持体に結合可能な置換基として解釈してもよい。
Y4又はY5として採り得る、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アミノ基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロアリール基及びアニオン性基は、後述する置換基群Tにおけるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アミノ基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロアリール基及びアニオン性基と同義であり、好ましい範囲も同じである
なお、Y4又はY5として採り得る上記アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アミノ基、アルコキシ基、アリール基及びヘテロアリール基は、いずれも、無置換の基であってもよく、置換基を有する基であってもよい。
Y4及びY5は、水素原子又はアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
上記一般式(IV)で表される化合物は、下記一般式(V)で表されることが好ましい。
L8及びL9は、連結基を示す。ただし、R6AがQである場合のL9は、>NY4とR6Aとを結ぶ最短原子数が3以上の連結基であり、R7AがQである場合のL8は、>C=OとR7Aとを結ぶ最短原子数が3以上の連結基である。
R4、R5、L2、L5、X1~X3、Y1~Y5、Z1~Z3、W1~W3、M、Q、n、m、s、t及びuは前述の一般式(IV)におけるR4、R5、L2、L5、X1~X3、Y1~Y5、Z1~Z3、W1~W3、M、Q、n、m、s、t及びuと同義である。
R6A及びR7Aとして採りうるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アニオン性基及びカチオン性基は、後述する置換基群Tにおけるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アニオン性基及びカチオン性基と同義であり、好ましい範囲も同じである。ただし、いずれも無置換の基である。
R6A及びR7Aとして採り得るQは、前述のQと同義であり、好ましい範囲も同じである。
R7Aは、アルキル基、スルファニル基、アリール基、ヘテロアリール基又はQが好ましく、アルキル基又はQがより好ましい。
L8及びL9として採り得る連結基としては、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、-O-、>C=O及び>NRAのうちの1種又は2種以上を組み合わせた連結基であることが好ましい。RAは水素原子又は置換基を示す。
L8及びL9を構成しうるアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基及び>NRAは、前述のL1~L7を構成しうるアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基及び>NRAの記載を好ましく適用することができる。
L8及びL9を構成しうる上記アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基が有していてもよい置換基としては、特に限定されず、好ましくは、後述する置換基群Tから選択され、より好ましくは、ハロゲン原子、アリール基又はアルキル基が挙げられる。また、L8又はL9を構成しうる上記アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基が有していてもよい置換基は、さらに後述する置換基群Tから選択される置換基で置換されていてもよく、例えば、アニオン性基が好ましい。
また、L8又はL9を構成しうる上記アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基が有していてもよい置換基の数は、構造として採り得る限り特に制限されず、少なくとも1個以上とすることができ、上限値としては、特に制限されず、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基における全ての水素原子が置換基で置換されていてもよい。
上記の2価の連結基L9について、「>NY4とR6Aとを結ぶ最短原子数」とは、>NY4とR6Aとを結ぶ最短鎖を構成する原子数を意味し、上記の2価の連結基L8について、「>C=OとR7Aとを結ぶ最短原子数」とは、>C=OとR7Aとを結ぶ最短鎖を構成する原子数を意味する。なお、>NY4とはL9に直接結合している>NY4を意味し、>C=OとはL8に直接結合している>C=Oを意味する。例えば、後述の実施例で使用する化合物(4)においては、L8が-NH(C2H4O)4C2H4-であり、R7Aが-COOHであるため、>C=OとR7Aとを結ぶ最短鎖を構成する原子数は15である。
上記一般式(V)で表される化合物は、R6A及びR7Aの少なくとも1つがQである。このQが最短原子数3以上の連結基により>C=O又は>NY4と連結されていることにより、R6A及びR7Aを結ぶ主鎖とMとの結合点(すなわち、L5とR5が結合する炭素原子、又は、L2とR4が結合する炭素原子)からの距離が遠くなり、Q周辺の立体障害が減少することにより、化合物中の蛍光体部Mの数が2以上である色素多量体の抗体に対する反応性が向上し、蛍光標識率(DOL)を向上させることができる。
上記のR6A及びR7Aの少なくとも1つがQであって、このQと、>C=O又は>NY4とを連結する連結基の最短原子数(R6AがQである場合の>NY4とR6Aとを結ぶ最短原子数及びR7AがQである場合の>C=OとR7Aとを結ぶ最短原子数)は、3~60が好ましく、12~40がより好ましく、15~40がより好ましい。
L9は、アルキレン基、-O-、>C=O及び>NRAのうちの1種又は2種以上を組み合わせた連結基であることがより好ましく、アルキレン基、-O-、>C=O、>NRA、-[NRA-アルキレン-C(=O)]-で表される繰り返し単位(繰り返し数は1~20が好ましい)の右側に-NRA-アルキレン基が結合した基、-NRA-(L-O)g-アルキレン又は-C(=O)-(L-O)g-アルキレンがさらに好ましい。
上記一般式(II)で表される化合物は、下記一般式(VI)で表されることも好ましい。下記一般式(VI)で表される化合物は、上記一般式(II)で表される化合物において、L1及びL4が>NHであって、L3及びL6が>C=Oであり、L7が単結合であり、R4及びR5が水素原子であり、L1とL2、並びに、L4とL5が、それぞれ互いに結合して特定の5員環を形成している化合物に相当する。
ただし、X4~X6のうちの1つは>NR101又は>CR102R103であり、かつ、X4~X6のうちの1つが>NR101の場合はR101が-L10-Mであり、X4~X6のうちの1つが>CR102R103の場合はR102又はR103が-L10-Mである。X7~X9のうちの1つは>NR101又は>CR102R103であり、かつ、X7~X9のうちの1つが>NR101の場合はR101が-L11-Mであり、X7~X9のうちの1つが>CR102R103の場合はR102又はR103が-L11-Mである。
-L10-M及び-L11-MのいずれでもないR101~R103は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アシル基、-NR8R9、-OR10又はアニオン性基を示す。
L10及びL11は、単結合又は2価の連結基を示す。
n1は2以上の整数である。
R6~R10、X1~X3、M及びmは前述の一般式(II)におけるR6~R10、X1~X3、M及びmと同義である。
なお、化合物のR7側の末端が、カルボキシ基であるか、又は、カルボニルで結合するタイプの生体物質に結合可能な置換基もしくはカルボニルで結合するタイプの固体支持体に結合可能な置換基である場合、式中における「-C=O-R7」の表記全体で、カルボキシ基、カルボニルで結合するタイプの生体物質に結合可能な置換基、又は、カルボニルで結合するタイプの固体支持体に結合可能な置換基として解釈してもよい。
また、X7~X9としては、X7~X9のうちの1つが>NR101又は>CR102R103であり、かつ、X7~X9のうちの1つが>NR101の場合はR101が-L11-Mであり、X7~X9のうちの1つが>CR102R103の場合はR102又はR103が-L11-Mであること以外は、特段の断りのない限り、前述の一般式(I)におけるX1~X3の記載を適用することができる。
すなわち、X4及びX7としては前述のX1の記載を、X5及びX8としては前述のX2の記載を、X6及びX9としては前述のX3の記載をそれぞれ適用することができ、-L10-M及び-L11-MのいずれでもないR101、R102及びR103としては、前述の一般式(I)におけるR1、R2及びR3の記載をそれぞれ適用することができる。
X4~X6のうち、上記の-L10-Mを有しない2つの基としては、少なくとも1つが>CR102R103であることが好ましく、少なくとも1つが>CR102R103であって、残りの1つが-O-、-S-又は>CR102R103であることがより好ましく、2つとも>CR102R103であることがさらに好ましい。
X7~X9のうち、上記の-L11-Mを有しない2つの基としては、少なくとも1つが>CR102R103であることが好ましく、少なくとも1つが>CR102R103であって、残りの1つが-O-、-S-又は>CR102R103であることがより好ましく、2つとも>CR102R103であることがさらに好ましい。
X7~X9のうち、R101~R103のいずれか1つとして-L11-Mを有する>NR101又は>CR102R103としては、R103が-L11-Mであって、>CR102R103で表される基が好ましく、R102が水素原子であり、R103が-L11-Mであって、>CR102R103で表される基がより好ましい。
X4~X6のうち、-L10-Mを有する基は特に制限されないが、X5であることが好ましい。
X7~X9のうち、-L11-Mを有する基は特に制限されないが、X8であることが好ましい。
L10及びL11を構成し得るアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基及び>NRAについては、特段の断りのない限り、前述のL2及びL5を構成し得るアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基及び>NRAの記載を適用することができる。
Lx1は、単結合、又は、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基のうちの1種もしくは2種以上を組み合わせた基であって、Ly1は、単結合、-O-、-S-、>C=O又は>NRAである。なお、*-Lx1-Ly1-**において、*はX4~X9への結合手を示し、**はMとの結合手を示す。
L10及びL11は、上記の*-Lx1-Ly1-**で表される基のなかでも、Ly1が単結合、-S-、>C=O又は>NRAである基が好ましく、Ly1が>C=O又は>NRAである基がより好ましく、Lx1が単結合であって、Ly1が>C=O又は>NRAである基がさらに好ましい。
なお、上記一般式(VI)で表される化合物においては、Mと、X4~X9のいずれかとを結ぶ連結鎖(L10を含む連結鎖及びL11を含む連結鎖の各連結鎖)における最短原子数は、例えば、1~60であればよく、1~40が好ましい。Mが蛍光体部である場合には、上記最短原子数は、蛍光体部Mのうち、蛍光を示すための共役構造部分と、X4~X9のいずれかとを結ぶ連結鎖のうち最短鎖を構成する原子数を意味する。
なお、上記一般式(VI)で表される化合物においては、Mの共役構造部分-前述の連結基ZZZ-L10-で表される構造のうち「-連結基ZZZ-L10-」で表される連結鎖のいずれかの部分、及び、Mの共役構造部分-前述の連結基ZZZ-L11-で表される構造のうち「-連結基ZZZ-L11-」で表される連結鎖のいずれかの部分に前述の-(CH2-CH2-O)b-で表される構造(bも、前述の通りである。)を有することも好ましい。
上記一般式(VI)で表される化合物は、前述の一般式(III)~(V)のいずれかで表される化合物に比べて、2つの蛍光体部間を結ぶリンカー主鎖が剛直であり、色素会合をより抑制できるため、n1の下限値としては、3以上の整数が好ましく、5以上の整数であれば、蛍光強度を向上させる十分な効果が得られる点でより好ましい。このことは、上記蛍光体部の数が2である場合であっても、2以上である場合であっても同様である。
n1の上限値は例えば、36以下の整数が好ましく、24以下の整数がより好ましく、18以下の整数がさらに好ましい。すなわち、n1は3~36の整数が好ましく、5~24の整数がより好ましい。
上記一般式(VI)で表される化合物は、下記一般式(VII)で表されることが好ましい。
L12及びL13は、連結基を示す。
na及びnbは0以上の整数である。
L10、L11、X1~X9、M、Q、n1及びmは前述の一般式(VI)におけるL10、L11、X1~X9、M、Q、n1及びmと同義である。
なお、化合物のR7A側の末端が、カルボキシ基であるか、又は、カルボニルで結合するタイプの生体物質に結合可能な置換基もしくはカルボニルで結合するタイプの固体支持体に結合可能な置換基である場合、式中における「-C=O-L12-R7A」の表記全体で、カルボキシ基、カルボニルで結合するタイプの生体物質に結合可能な置換基、又は、カルボニルで結合するタイプの固体支持体に結合可能な置換基として解釈してもよい。
R6A又はR7A及びL12又はL13は、それぞれ、R6A又はR7Aが無置換の基であって、L12又はL13が最長の基となるようにして決定する。ただし、-L13R6A又は-L12R7Aで表される基が、アニオン性基、カチオン性基又はQを有する場合には、最も末端側(-L13R6AにおけるR6A側、-L12R7AにおけるR7A側)に位置するアニオン性基、カチオン性基又はQがR6A又はR7Aとなるようにして決定する。
L12及びL13として採り得る連結基としては、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、-O-、>C=O及び>NRAのうちの1種又は2種以上を組み合わせた連結基であることが好ましい。RAは水素原子又は置換基を示す。
L12及びL13を構成し得るアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基及び>NRAとしては、前述の一般式(V)のL8又はL9を構成し得るアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基及び>NRAの記載を適用することができる。
ただし、上記(A)である場合、L13の最短連結原子数は7以下であり、上記(B)である場合、L12の最短連結原子数は7以下である。
上記の2価の連結基L13について、「L13の最短連結原子数」とは、naが1以上の整数である場合は、( )naで括られる構造に示されたNのうちL13に直接結合しているNとR6Aとを結ぶ最短鎖を構成する原子数を意味し、naが0である場合は、( )mで括られる構造に示されたNのうちL13に直接結合しているNとR6Aとを結ぶ最短鎖を構成する原子数を意味する。
また、上記の2価の連結基L12について、「L12の最短連結原子数」とは、nbが1以上の整数である場合は、( )nbで括られる構造に示された>C=OのうちL12に直接結合している>C=OとR7Aとを結ぶ最短鎖を構成する原子数を意味し、nbが0である場合は、一般式(VII)において( )nbで括られる構造の左側に示された>C=OとR7Aとを結ぶ最短鎖を構成する原子数を意味する。
例えば、後述の実施例で使用する化合物(1)~(3)においては、L12が-NHC2H4-であり、R7Aが-COOHであるため、L12の最短連結原子数は3である。
上記一般式(VII)で表される化合物は、R6A及びR7Aの少なくとも1つがQである。特に、上記の(A)及び/又は(B)を満たすことにより、リンカー主鎖の運動性が低下することで、色素会合をより抑制できると考えられる。
上記のL12の最短連結原子数及びL13の最短連結原子数は、1~5が好ましく、1~4がより好ましい。
L13は、アルキレン基、-O-、>C=O及び>NRAのうちの1種又は2種以上を組み合わせた連結基であることがより好ましく、>NRA又は>C=Oがより好ましい。
R6AがQの場合、naは0~20の整数が好ましく、2~20の整数がより好ましく、4~18の整数がさらに好ましい。
R7AがQの場合、nbは0~20の整数が好ましく、2~20の整数がより好ましく、4~18の整数がさらに好ましい。なお、nbの下限値は0であってもよく、この場合、nbは0~20の整数が好ましく、0~18の整数がより好ましい。
R6AがQでない場合、naは0~20の整数が好ましく、0~10の整数がより好ましく、0~5の整数であることがさらに好ましい。
R7AがQでない場合、nbは0~20の整数が好ましく、0~10の整数がより好ましく、0~5の整数であることがさらに好ましい。
蛍光色素(F)等の蛍光色素は、カルボキシ基又は後述の生体物質に結合可能な置換基により、生体物質と結合し、目的とする蛍光色素標識生体分子を得ることができる。なお、カルボキシ基は、生体物質に結合可能な置換基を常法により容易に誘導することができる。
また、蛍光色素は、カルボキシ基又は後述の固体支持体に結合可能な置換基により、マイクロ粒子等の固体支持体と結合し、目的とする標識マイクロ粒子などを得ることができる。マイクロ粒子とは、特に限定されないが、ガラス製ビーズ、磁気ビーズ等の非ポリマー製ビーズ、ポリマー製ビーズなどを含めた、蛍光色素への結合に有用な小型粒子を挙げることができる。ある種の実施形態では、マイクロ粒子はポリスチレン製ビーズを含む。小型粒子とは、蛍光標識において常用されるサイズであれば特に制限されないが、通常、平均粒子径は10nm~10μmである。なお、カルボキシ基は、固体支持体に結合可能な置換基を常法により容易に誘導することができる。
本発明において、便宜上、生体物質に結合可能な置換基及び固体支持体に結合可能な置換基にはカルボキシ基は含まれず、「生体物質に結合可能な置換基」は、カルボキシ基から誘導される生体物質に結合可能な置換基を含み、「固体支持体に結合可能な置換基」は、カルボキシ基から誘導される固体支持体に結合可能な置換基を含む。ただし、上述の通り、カルボキシ基によって生体物質又は固体支持体に結合することも可能である。
蛍光色素(F)において、上記Qで表される置換基を有する位置に特に制限はないが、一般式(I)で表される構造及び蛍光体部以外の構造中に有することが好ましく、一般式(II)で表される化合物においては、R6及びR7の少なくとも一方に有することが好ましい。
蛍光色素(F)中における上記Qで表される置換基の数は、合計で、少なくとも1つ以上であればよく、検出対象物質の定量の観点から、1~3つが好ましく、1つ又は2つがより好ましく、1つがさらに好ましい。
アニオン性基の位置は、特段の断りがない限り特に制限されず、上記アニオン性基を有する基としては、例えば、一般式(III)で表される化合物においては、Z1~Z3又はX1~X3が好ましく挙げられる。
生体物質に結合可能な置換基としては、生体物質に作用(付着を含む)もしくは結合するための基であれば、特に制限することなく用いることができ、例えば、国際公開第2002/026891号等に記載の置換基を挙げることができる。具体的には、国際公開第2002/026891号のTable2に記載の求電子性基及び求核性基、並びに国際公開第2002/026891号18頁16行目~19頁13行目に記載の反応性基Rxの記載を本発明に適用することができる。
「生体物質に結合可能な置換基」としては、具体的には、下記の構造を挙げることができる。
上記の他にも、「生体物質に結合可能な置換基」として、ペプチド構造(ポリアミノ酸構造)、長鎖アルキル基等を用いることができる。
なかでも、NHSエステル構造(N-ヒドロキシスクシンイミドエステル構造)、スクシンイミド構造、マレイミド構造、アジド基、アセチレン基、ペプチド構造(ポリアミノ酸構造)、長鎖アルキル基(好ましくは、炭素数12~30)、4級アンモニウム基が好ましく挙げられる。
固体支持体に結合可能な置換基としては、固体支持体に作用(付着を含む)もしくは結合するための基であれば、特に制限することなく用いることができ、上述の生体物質に結合可能な置換基として挙げた置換基等を好ましく挙げることができる。なかでも、NHSエステル構造(N-ヒドロキシスクシンイミドエステル)、スクシンイミド構造又はマレイミド構造が好ましく挙げられる。
生体物質に結合可能な置換基を有する化合物についても、常法により合成できる。例えば、Bioconjugate Techniques(Third Edition、Greg T. Hermanson著)を参照することができる。
蛍光色素標識生体分子とは、蛍光色素と生体物質とが結合した物質である。特に、蛍光色素(F)は蛍光体部に起因した蛍光性を有し、優れた蛍光強度を示すため、蛍光色素標識生体分子に好ましく用いることができる。蛍光色素と生体物質との結合は、蛍光色素と生体物質とが直接結合した形態でもよいし、連結基を介して連結した形態でもよい。
上記生体物質のうち、臨床病理的に有用な物質としては、特に制限されるものではないが、例えば、Ig(Immunoglobulin)G、IgM、IgE、IgA、IgD等の免疫グロブリン、補体、C反応性蛋白(CRP)、フェリチン、α1マイクログロブリン、β2マイクログロブリン等の血漿タンパク及びそれらの抗体、α-フェトプロテイン、癌胎児性抗原(CEA)、前立腺酸性フォスファターゼ(PAP)、CA(carbohydrate antigen)19-9、CA‐125等の腫瘍マーカー及びそれらの抗体、黄体化ホルモン(LH)、卵胞刺激ホルモン(FSH)、ヒト繊毛性ゴナドトロピン(hCG)、エストロゲン、インスリン等のホルモン類及びそれらの抗体、B型肝炎ウイルス(HBV)関連抗原(HBs、HBe、HBc)、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、成人T細胞白血病(ATL)等のウイルス感染関連物質及びそれらの抗体、等が挙げられる。
さらに、ジフテリア菌、ボツリヌス菌、マイコプラズマ、梅毒トレポネーマ等のバクテリア及びそれらの抗体、トキソプラズマ、トリコモナス、リーシュマニア、トリパノソーマ、マラリア原虫等の原虫類及びそれらの抗体、ELM3、HM1、KH2、v6.5、v17.2、v26.2(由来マウス129、129/SV、C57BL/6、BALB/c)等のES細胞(Embryonic Stem Cell)及びそれらの抗体、フェニトイン、フェノバルビタール等の抗てんかん薬、キニジン、ジゴキシン等の心血管薬、テオフィリン等の抗喘息薬、クロラムフェニコール、ゲンタマイシン等の抗生物質等の薬物類及びそれらの抗体、その他の酵素、菌体外毒素(スチレリジンO等)及びそれらの抗体等も挙げられる。また、Fab’2、Fab、Fv等の抗体断片も用いる事ができる。
i)蛍光色素中のペプチドと生体物質中のペプチドとの非共有結合(例えば、水素結合、キレート形成を含むイオン結合)又は共有結合、
ii)蛍光色素中の長鎖アルキル基と生体物質中の脂質二重膜及び脂質などとのファンデルワールス力、
iii)蛍光色素中のNHSエステル(N-ヒドロキシスクシンイミドエステル)と生体物質中のアミノ基との反応によるアミド結合、
iv)蛍光色素中のマレイミド基と生体物質中のスルファニル基(-SH)との反応によるチオエーテル結合、
v)蛍光色素中のアジド基と生体物質中のアセチレン基とのClick反応又は蛍光色素中のアセチレン基と生体物質中のアジド基とのClick反応によるトリアゾール環の形成、
が挙げられる。
ただし、上記i)の形態において、蛍光色素中におけるペプチドは、生体物質中のペプチドと非共有結合又は共有結合を形成可能なペプチドであれば特に制限されない。このようなペプチドを有する位置としては、例えば、前述の一般式(II)におけるR6又はR7が好ましく挙げられる。
上記i)~v)の形態以外にも、例えば、Lucas C. D. de Rezende and Flavio da Silva Emery,. A Review of the Synthetic Strategies for the Development of BODIPY Dyes for Conjugation with Proteins, Orbital: The Electronic Journal of Chemistry, 2013, Vol 5, No. 1, p.62-83に記載の形態により結合することができる。また、蛍光色素標識生体分子の作製においても、同文献に記載の方法等を適宜参照することができる。
また、市販の蛍光色素から得られる蛍光色素標識生体分子についても、特に制限することなく用いることができる。
蛍光色素標識生体分子を用いて行う蛍光検出は、通常、以下(i)~(iii)または(iv)~(vii)の工程を含む。(i)~(iii)の工程を含む蛍光検出は、蛍光色素で蛍光標識した一次抗体を用いる直接法に該当し、(iv)~(vii)の工程を含む蛍光検出は、蛍光色素で蛍光標識した二次抗体を用いる間接法に該当する。
(i)下記(a)及び(b)をそれぞれ用意する工程
(a)標的とする生体物質(以下、「標的生体物質」とも称す。)を含む試料
(b)上記(a)における標的生体物質と結合可能な生体物質(以下、「一次生体物質」とも称す。)と、蛍光色素と、が結合した蛍光色素標識生体分子(以下、「蛍光色素標識生体分子A」とも称す。)
(ii)上記(a)における標的生体物質と、上記(b)の蛍光色素標識生体分子Aにおける一次生体物質と、が結合した結合体(以下、「蛍光標識された結合体A」とも称す。)を用意する工程
(iii)上記の蛍光標識された結合体Aに、蛍光色素標識生体分子Aが吸収する波長域の光を照射し、蛍光色素標識生体分子Aが発する蛍光を検出する工程
(iv)下記(c)~(e)をそれぞれ用意する工程
(c)標的生体物質を含む試料
(d)上記(c)における標的生体物質と結合可能な生体物質(以下、「一次生体物質」とも称す。)
(e)上記(d)の一次生体物質と結合可能な生体物質(以下、「二次生体物質」とも称す。)と、蛍光色素と、が結合した蛍光色素標識生体分子(以下、「蛍光色素標識生体分子B」とも称す。)
(v)上記(c)における標的生体物質と、上記(d)の一次生体物質と、が結合した結合体(以下、「結合体b」とも称す。)を用意する工程
(vi)上記結合体bにおける一次生体物質と、蛍光色素標識生体分子Bにおける二次生体物質と、が結合した結合体(以下、「蛍光標識された結合体B2」とも称す。)を用意する工程
(vii)上記の蛍光標識された結合体B2に、蛍光色素標識生体分子Bが吸収する波長域の光を照射し、蛍光色素標識生体分子Bが発する蛍光を検出する工程
また、蛍光色素標識生体分子も、特に制限されることなく、標的生体物質と結合可能な生体物質と蛍光色素とを常法に従って結合させて調製することができる。結合の形態及び結合を形成する反応は、上記蛍光色素標識生体分子で説明した通りである。
蛍光色素(F)から得られる蛍光色素標識生体分子は、直接法及び間接法のいずれにおける蛍光色素標識抗体としても用いることができ、間接法における蛍光色素標識抗体として用いることが好ましい。
上記(ii)または(v)及び(vi)において、蛍光色素標識生体分子等と標的生体物質との結合は、特に制限されることなく、常法に従って行うことができる。
また、上記(i)~(vii)以外の工程についても、蛍光標識を用いる種々の手法にあわせて、通常用いられる手法、試薬、装置等の条件を適宜選択することができる。
本発明において、好ましい置換基としては、下記置換基群Tから選ばれる置換基が挙げられる。
また、本発明において、単に置換基としてしか記載されていない場合は、この置換基群Tにおける対応する置換基の記載を参照し、適用することができる。例えば、「アルキル基」が記載されているのみの場合は、この置換基群Tにおける「アルキル基」の記載を参照し、適用することができる。このことは、「アルキル基」以外のその他の置換基についても同様である。
また、本発明において、「アルキル基」等のある置換基が有していてもよい置換基については、下記置換基群Tから選ばれる置換基が挙げられる。また、「アルキル基」等のある置換基が置換基を有しており、さらに置換基を有している場合には、ある置換基が有する置換基としては、下記置換基群Tから選ばれる置換基を2つ以上組み合わせてなる置換基が挙げられる。
さらに、本発明において、アルキル基を環状(シクロ)アルキル基と区別して記載している場合、アルキル基は、直鎖アルキル基及び分岐アルキル基を包含する意味で用いる。一方、アルキル基を環状アルキル基と区別して記載していない場合、及び、特段の断りがない場合、アルキル基は、直鎖アルキル基、分岐アルキル基及びシクロアルキル基を包含する意味で用いる。このことは、環状構造を採りうる基(アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等)を含む基(アルコキシ基、アルキルチオ基、アルケニルオキシ基等)、環状構造を採りうる基を含む化合物についても同様である。基が環状骨格を形成しうる場合、環状骨格を形成する基の原子数の下限は、この構造を採りうる基について下記に具体的に記載した原子数の下限にかかわらず、3以上であり、5以上が好ましい。
下記置換基群Tの説明においては、例えば、アルキル基とシクロアルキル基のように、直鎖又は分岐構造の基と環状構造の基とを明確にするため、これらを分けて記載していることもある。
アルキル基(好ましくは炭素数1~30、より好ましくは炭素数1~20、さらに好ましくは炭素数1~12、さらに好ましくは炭素数1~8、さらに好ましくは炭素数1~6、特に好ましくは炭素数1~3)、アルケニル基(好ましくは炭素数2~30、より好ましくは炭素数2~20、さらに好ましくは炭素数2~12、さらに好ましくは炭素数2~6、さらに好ましくは炭素数2~4)、アルキニル基(好ましくは炭素数2~30、より好ましくは炭素数2~20、さらに好ましくは炭素数2~12、さらに好ましくは炭素数2~6、さらに好ましくは炭素数2~4)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)、シクロアルケニル基(好ましくは炭素数5~20)、アリール基(単環の基であってもよく、縮環の基(好ましくは2~6環の縮環の基)であってもよい。縮環の基である場合、5~7員環等からなる。アリール基は好ましくは炭素数6~40、より好ましくは炭素数6~30、さらに好ましくは炭素数6~26、特に好ましくは炭素数6~10)、ヘテロ環基(環構成原子として少なくとも1つの窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子又はセレン原子を有し、単環の基であってもよく、縮環の基(好ましくは2~6環の縮環の基)であってもよい。単環の基である場合、その環員数は5~7員が好ましく、5員又は6員がより好ましい。ヘテロ環基の炭素数は好ましくは2~40、より好ましくは2~20である。ヘテロ環基は芳香族ヘテロ環基(ヘテロアリール基)及び脂肪族ヘテロ環基(脂肪族複素環基)が包含される。)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~12)、アルケニルオキシ基(好ましくは炭素数2~20、より好ましくは炭素数2~12)、アルキニルオキシ基(好ましくは炭素数2~20、より好ましくは炭素数2~12)、シクロアルキルオキシ基(好ましくは炭素数3~20)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6~40、より好ましくは炭素数6~26、さらに好ましくは炭素数6~14)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは炭素数2~20)、ポリアルキレンオキシ基、
本発明において、アニオン性基とは、アニオンを有する基であればよい。このようなアニオン性基としては、カルボキシ基、ホスホノ基(ホスホン酸基、-PO(OH)2)、ホスホノオキシ基(リン酸基、-OPO(OH)2)及びスルホ基などが挙げられ、ホスホノ基、ホスホノオキシ基又はスルホ基が好ましく、ホスホノオキシ基又はスルホ基がより好ましい。
アニオン性基は、水素イオンが解離してイオン構造を取っていてもよく、塩構造を取っていてもよい。アニオン性基が塩構造を有する際の1価又は多価のカチオンとしては、前述の塩構造の記載における1価又は多価のカチオンの記載を好ましく適用することができる。
(カチオン性基)
本発明において、カチオン性基とは、カチオンを有する基であればよい。このようなカチオン性基としては、第四級アンモニウムイオンを有する基(第四級アンモニオ基)及び第四級ホスホニウムイオンを有する基(第四級ホスホニオ基)などが挙げられ、第四級アンモニウムイオンを有する基が好ましい。なお、第四級アンモニウムイオンを有する基におけるN+が有する置換基及び第四級ホスホニウムイオンを有する基におけるP+が有する置換基としては、アルキル基及びアリール基が好ましく挙げられ、N+及びP+が有する全ての置換基がアルキル基であることがより好ましい。
カチオン性基はイオン構造の他に、塩構造を取っていてもよい。カチオン性基が塩構造を有する際の1価又は多価のアニオンとしては、例えば、F-、Cl-等のハロゲン化物イオン、BF4 -、PF6 -、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドイオン等の1価又は多価の有機アニオンが挙げられる。
(ポリアルキレンオキシ基)
本発明において、上記ポリアルキレンオキシ基とは、-(L-O)gREで表される基であればよい。
上記Lは上記置換基群Tにおけるアルキル基から水素原子を1つ除いて得られるアルキレン基を示し、炭素数は2~4が好ましく、2又は3がより好ましく、2が更に好ましく、アルキレン基の結合手である2つの炭素原子を連結する最短鎖中に含まれる炭素原子数は、0~2が好ましく、0又は1がより好ましく、0が更に好ましい。すなわち、Lはエチレン基であることが最も好ましい。
上記gは平均繰り返し数(単に、繰り返し数とも称す。)を意味し、1~24が好ましく、1~12がより好ましく、4~12がさらに好ましい。gが1のように繰り返し数が小さい場合にも、適度な親水性と、適度な排除体積効果を示すことができる。
上記REは水素原子又はアルキル基を示す。REとして採り得るアルキル基は、上記置換基群Tにおけるアルキル基の記載を好ましく適用することができ、なかでも炭素数1~3のアルキル基が好ましい。REとして採り得るアルキル基は置換基を有していてもよい。
なお、各化合物において、特に記載しない場合にも、スルホ基、ホスホノオキシ基は塩構造(例えば、カリウム塩、ナトリウム塩、TEA(トリエチルアンモニウム)塩あるいはDIPEA(N,N-ジイソプロピルエチルアンモニウム)塩)を含んでいてもよい。
DBU:1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン
PyAOP:(7-アザベンゾトリアゾールー1-イルオキシ)トリピロリジノホスホニウムヘキサフルオロりん酸塩
DIC:ジイソプロピルカルボジイミド
EDCI:1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩
HOBt:1-ヒドロキシベンゾトリアゾール
Pd(dppf)Cl2:[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリド
Pd(Amphos)Cl2:ビス(ジ-tert-ブチル(4-ジメチルアミノフェニル)ホスフィン)ジクロロパラジウム(II)
DMT-MM:4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリニウムクロリド
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
DMF:ジメチルホルムアミド
DMAP:4-ジメチルアミノピリジン
DIPEA:N-ジイソプロピルエチルアミン
TFA:トリフルオロ酢酸
THF:テトラヒドロフラン
TFE:2,2,2-トリフルオロエタノール
Me:メチル基
Ms:メシル基
Et:エチル基
Ac:アセチル基
Ts:p-トルエンスルホニル基
Trt:トリチル基(トリフェニルメチル基)
Fmoc:9-フルオレニルメチルオキシカルボニル基
Boc:tert-ブトキシカルボニル基
Ala:アラニン
Lys:リシン
Pro:プロリン
Resin:樹脂
mPEGp:以下の構造を示し、PEGpにおけるpは平均繰り返し数である。*は結合手を示す。
EOp:以下の構造を示し、EOpにおけるpは平均繰り返し数である。ただし、EOpは、窒素原子もしくは酸素原子に対して炭素原子側で結合する。*は結合手を示す。
[ペプチド自動合成装置によるペプチド固相合成の一般法]
ペプチド自動合成装置(biotage社製、商品名:SyroI)を用いてペプチド固相合成を行なった。合成装置にRink Amide-ChemMatrix(登録商標、バイオタージ社製)、Fmocアミノ酸(0.5mol/L)のN-メチル-2-ピロリドン(NMP)溶液、シアノ-ヒドロキシイミノ-酢酸エチルエステル(1.0mol/L)およびジイソプロピルエチルアミン(0.1mol/L)のNMP溶液、ジイソプロピルカルボジイミド(1.0mol/L)のNMP溶液、ピペリジン(20%v/v)のNMP溶液、および無水酢酸(20%v/v)のNMP溶液をセットし、マニュアルに従い合成を行った。Fmoc脱保護(20分)、NMPによる洗浄、Fmocアミノ酸の縮合(1時間)、NMPによる洗浄を1サイクルとし、このサイクルを繰り返すことで、ペプチド鎖を伸長させた。
下記のスキームに基づき、化合物(M2-1)を合成した。化合物(M2-13)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1384、(M-H+)-=1382
1)化合物(1-8)の合成
下記スキームに従い化合物(1-8)を合成した。
H-Pro-Trt(2-Cl)-Resin(渡辺化学工業社製、0.93mmol/g、53.8mg)を出発原料として用いて、ペプチド固相合成を行った。N-(9-フルオレニルメトキシカルボニル)-L-プロリン(Fmoc-Pro-OH)、(2S,4S)-(tert-ブトキシカルボニル)-4-アミノ-1-(9H-フルオレン-9-イルメトキシ)カルボニル)-ピロリジン-2-カルボン酸(Fmoc-L-Pro(4-NHBoc)-OH(2S,4S))を伸長し、N-(9-フルオレニルメトキシカルボニル)-L-プロリン(Fmoc-Pro-OH)を用いた伸長を3サイクル繰り返した。(2S,4S)-(tert-ブトキシカルボニル)-4-アミノ-1-(9H-フルオレン-9-イルメトキシ)カルボニル)-ピロリジン-2-カルボン酸(Fmoc-L-Pro(4-NHBoc)-OH(2S,4S))を伸長し、N-(9-フルオレニルメトキシカルボニル)-L-プロリン(Fmoc-Pro-OH)を用いた伸長を3サイクル繰り返した。(2S,4S)-(tert-ブトキシカルボニル)-4-アミノ-1-(9H-フルオレン-9-イルメトキシ)カルボニル)-ピロリジン-2-カルボン酸(Fmoc-L-Pro(4-NHBoc)-OH(2S,4S))、N-(9-フルオレニルメトキシカルボニル)-L-プロリン(Fmoc-Pro-OH)を伸長した。伸長終了後、レジンをジクロロメタンで洗浄したのち、減圧下溶媒を留去した。TFA:トリイソプロピルシラン:水=95:2.5:2.5の混合液2.0mLを加え、ペプチドの切り出しと脱保護を行った。2時間後、レジンをろ別し、ろ液にメチル-t-ブチルエーテル(12mL)を加え、固体を生じさせた。遠心分離を行い固体を沈殿させた後、上澄みを除去した。メチル-t-ブチルエーテルで固体を洗浄後、減圧下溶媒を留去し、白色固体の化合物(1-1)を51.2mg得た。
50mL容のナスフラスコに化合物(1-1)352mg、クロロホルム(CHCl3)3.5mL、N-ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)423μL、無水酢酸(Ac2O)115μLを入れ、室温にて1時間撹拌した。その後、反応液を濃縮して分取HPLCにて精製し、凍結乾燥を施して、化合物(1-2)314mgを得た。
(iii)化合物(1-3)の合成
50mL容のナスフラスコに、化合物(2-1)として国際公開第2020/175473号記載の化合物(4-1)を500mg、テトラヒドロフラン(THF)5mL、N-[(9H-フルオレン-9-イルメトキシ)カルボニル]-β-アラニン(Fmoc-βAla-OH)339.3mg、ジイソプロピルカルボジイミド171mL、4-ジメチルアミノピリジン13.3mg入れ、室温にて2時間撹拌した。アセトニトリル(50mL)を添加することで析出した固体をろ過、減圧乾燥させることで化合物(1-3)を593mg得た。
(iv)化合物(1-4)の合成
50mL容のナスフラスコに化合物(1-3)108mg、クロロホルム(CHCl3)2.2mL、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU)26.8μLを入れ、35℃にて1時間撹拌した。メタンスルホン酸(MsOH)11.7μL、N、N-ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)93.3μL、化合物(1-2)169mg、(7-アザベンゾトリアゾール-1-イルオキシ)トリピロリジノホスホニウムヘキサフルオロりん酸塩(PyAOP)141mgを入れ、35℃にて3時間撹拌した。アセトニトリル(10mL)を添加することで析出した固体をろ過、減圧乾燥させることで化合物(1-4)を219mg得た。
(v)化合物(1-5)の合成
上記の化合物(1-4)の合成において、化合物(1-2)に代えて(2S,4S)-(tert-ブトキシカルボニル)-4-アミノ-1-(9H-フルオレン-9-イルメトキシ)カルボニル)-ピロリジン-2-カルボン酸(Fmoc-L-Pro(4-NHBoc)-OH(2S,4S))を用い、化合物(1-3)に代えて化合物(1-4)を用いた以外は同様にして、化合物(1-4)219mgから上述の化合物(1-5)233mgを合成した。
(vi)化合物(1-6)の合成
上記の化合物(1-4)および化合物(1-5)の合成と同様の操作を2度繰り返し、化合物(1-5)100mgから化合物(1-6)190mgを合成した。
(vii)化合物(1-7)の合成
100mL容のナスフラスコに化合物(1-6)40.2mg、クロロホルム(CHCl3)5mL、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU)3.1μLを入れ、35℃にて1時間撹拌した。メタンスルホン酸(MsOH)1.35μL、N、N-ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)7.2μL、無水酢酸(Ac2O)1.9μL、を入れ、35℃にて1時間撹拌した。アセトニトリル(50mL)を添加することで析出した固体をろ過、減圧乾燥させることで化合物(1-7)を33.7mg得た。
(viii)化合物(1-8)の合成
10mL容のナスフラスコに化合物(1-7)30.1mg、TFA:トリイソプロピルシラン:水=95:2.5:2.5の混合液1.0mLを加えて室温にて1時間撹拌した。メタノール(MeOH)10mL反応液を加えて固体を生じさせ後、ろ過で固体を除去した。ろ液を濃縮して分取HPLCにて精製し、凍結乾燥を施して、化合物(1-8)10.6mgを得た。
下記のスキームに基づき、化合物(1)及び(1-NHS)を合成した。
なお、化合物(1-8)と、化合物(1)及び(1-NHS)とは、ポリペプチド鎖の繰り返し構造の表記形式が異なるものの、ポリペプチド鎖の繰り返し構造としては同じ構造を有する。
10mL容のナスフラスコに化合物(1-8)2.33mg、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)110μL、トリエチルアミン(Et3N)7.3μL、化合物(M2-1)3.1mgを入れ、室温にて1時間撹拌した。その後、反応液を濃縮して分取HPLCにて精製し、凍結乾燥を施して、化合物(1)0.86mgを得た。化合物(1)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=8571、(M-H+)-=8569
化合物(1)1.26mgに、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)126μL、N,N,N’,N’-テトラメチル-O-(N-スクシンイミジル)ウロニウムヘキサフルオロホスファート 2.64mg、及びトリエチルアミン(Et3N)2.1μLを加えて1時間撹拌させた。その後、溶媒を減圧留去し、酢酸エチルを加えて上澄みを除去、真空乾燥を施すことで化合物(1-NHS)を得た。
1)化合物(M3-1)の合成
下記スキームに従い化合物(M3-1)を合成した。
100mL容のナスフラスコに化合物(2-1)2.9g、エタノール15mLを入れ、アニリン2.1mLを溶解させたエタノール15mLを0℃にて滴下した後、窒素雰囲気下60℃にて4時間撹拌した。溶媒を減圧留去して溶媒量を15mLとし、0℃に空冷した。析出した黄色結晶をろ過し化合物(2-2)2.6gを得た。
100mL容の三ツ口ナスフラスコに化合物(2-3)100mg、酢酸(AcOH)0.3mL、化合物(1-C)124mg及び酢酸カリウム(AcOK)31mgを入れ、窒素雰囲気下130℃にて1時間撹拌した。溶媒を減圧留去し、逆相カラムクロマトグラフィー(溶離液:アセトニトリル/水=0/100から20/80へ)で精製し、化合物(2-4)58mgを得た。
化合物(2-4)470mg、1,3-プロパンスルトンを0.15mL、スルホラン2mL、酢酸カリウム(AcOK)254mgを50mL容のナスフラスコに入れ、110℃にて1時間加熱撹拌した。反応液へ、酢酸エチル20mLを加え、沈殿を生じさせた。沈殿物を逆相カラムクロマトグラフィー(溶離液:アセトニトリル/水=0/100から30/70へ)にて精製し、化合物(2-5)475mgを得た。
試験管に化合物(2-5)171mg、化合物(2-2)48mg、トリエチルアミン(Et3N)71μL、メタノール(MeOH)5μL及び無水酢酸(Ac2O)0.48mLを加え、窒素雰囲気下、50℃で2時間撹拌した。反応収束後、蒸留水を加え、逆相カラムクロマトグラフィー(溶離液:アセトニトリル/水=0/100から25/75へ)にて精製し、化合物(2-6)150mgを得た。
試験管に化合物(2-6)10mg、炭酸カリウム(K2CO3)10mg、エタノール(EtOH)300μL及び蒸留水100μLを加え、50℃で撹拌した。この溶液へ、化合物(2-7)6mgと[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリド(Pd(dppf)Cl2)を蒸留水200μLに混合した溶液を滴下して、50℃で30分撹拌した。反応液を室温に冷却し、分取HPLCにて精製し、凍結乾燥を施して、化合物(2-8)3.6mgを得た。化合物(2-8)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1491、(M-H+)-=1489
上記の化合物(M2-1)の合成と同様にして、化合物(2-8)3.6mgから化合物(2-9)を3.5mg合成した。化合物(2-9)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1588、(M-H+)-=1586
(vii)化合物(2-10)の合成
試験管に化合物(2-9)7.53mg、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)261μL、トリエチルアミン(Et3N)3.6μL、β-アラニン11.3mgを入れ、室温にて3時間撹拌した。その後、反応液を濃縮して分取HPLCにて精製し、凍結乾燥を施して、化合物(2-10)4.49mgを得た。化合物(2-10)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1562、(M-H+)-=1560
上記の化合物(M2-1)の合成と同様にして、化合物(2-10)4.49mgから化合物(M3-1)を4.21mg合成した。化合物(M3-1)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1659、(M-H+)-=1657
下記スキームに従い、化合物(1)と同様に化合物(1-8)3.0mgから化合物(2)1.64mgを合成した。化合物(2)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=9112、(M-H+)-=9110
1)化合物(M4-1)の合成
下記スキームに従い、上記の化合物(M3-1)の合成と同様にして化合物(M4-1)を合成した。化合物(M4-1)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1688、(M-H+)-=1686
なお、化合物(3-2)は次のようにして合成した。50mL容の三ツ口ナスフラスコに化合物(3-1)300mg、テトラヒドロキシジボロン185mg、ビス(ジ-tert-ブチル(4-ジメチルアミノフェニル)ホスフィン)ジクロロパラジウム(II)1.9mg、N,N-ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)457μL、テトラヒドロフラン(THF)3mLおよびメタノール(MeOH)1.5mLを入れ、窒素雰囲気下55℃にて3時間撹拌した。溶媒を減圧蒸留し、逆相カラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(3-2)254mgを得た。
下記スキームに従い、上記の化合物(1)の合成と同様にして、化合物(1-8)3.0mgから化合物(3)1.57mgを合成した。化合物(3)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=9194、(M-H+)-=9196
1)化合物(4-7)の合成
下記スキームに従い化合物(4-7)を合成した。
50mL容のナスフラスコに、化合物(4-1)として国際公開第2020/175473号記載の化合物(4-1)を300mg、テトラヒドロフラン(THF)3mL、Nε-(tert-ブトキシカルボニル)-Nα-[(9H-フルオレン-9-イルメトキシ)カルボニル)]-L-リジン(Fmoc-Lys(Boc)-OH)229.8mg、ジイソプロピルカルボジイミド76.8μL、4-ジメチルアミノピリジン8.0mg入れ、室温にて2時間撹拌した。アセトニトリル(30mL)を添加することで析出した固体をろ過、減圧乾燥させることで化合物(4-2)を350mg得た。
H-Pro-Trt(2-Cl)-Resin(渡辺化学工業社製、0.94mmol/g、53.2mg)出発原料として用いて、ペプチド固相合成を行った。N-(9-フルオレニルメトキシカルボニル)-L-プロリン(Fmoc-Pro-OH)を用いた伸長を11サイクル繰り返し、Nε-(tert-ブトキシカルボニル)-Nα-[(9H-フルオレン-9-イルメトキシ)カルボニル)]-L-リジン(Fmoc-Lys(Boc)-OH)を伸長した。続いて、ピペリジン(20%v/v)のNMP溶液を加え、20分反応させることで、Fmoc基の脱保護を行い、無水酢酸(20%v/v)のNMP溶液を加えて10分反応させることで、N末端のアミノ基をアセチル化した。伸長終了後、レジンをジクロロメタンで洗浄したのち、減圧下溶媒を留去した。ヘキサフルオロ-2-プロパノール(HFIP):ジクロロメタン(CH2Cl2)=1:4の混合液を2.0mL加え、ペプチドの切り出しを行った。30分後、レジンをろ別してろ液を濃縮し、逆相カラムクロマトグラフィーにて精製して白色固体の化合物(4-3)を59.3mg得た。
10mL容のナスフラスコに化合物(4-2)20mg、クロロホルム(CHCl3)400μL、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU)4.4μLを入れ、35℃にて1時間撹拌した。メタンスルホン酸(MsOH)1.9μL、N、N-ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)15.3μL、化合物(4-3)25.5mg、(7-アザベンゾトリアゾールー1-イルオキシ)トリピロリジノホスホニウムヘキサフルオロりん酸塩(PyAOP)23.1mgを入れ、35℃にて1時間撹拌した。アセトニトリル(4mL)を添加することで析出した固体をろ過、減圧乾燥させることで化合物(4-4)を34.0mg得た。
10mL容のナスフラスコに化合物(4-4)30.0mg、クロロホルム(CHCl3)600μL、2,2,2-トリフルオロエタノール(TFE)60μL、トリフルオロ酢酸(TFA)6μLを入れ、室温にて4時間撹拌した。その後、反応液をろ過し、ろ液にメタノール(MeOH)6mLを加えることで生じた沈殿物を遠心分離した。回収した化合物を分取HPLCにて精製し、凍結乾燥を施して、化合物(4-5)16.5mgを得た。
10mL容のナスフラスコに化合物(4-5)10mg、水200μL、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)200μL、1-アミノ-3、6、9、12-テトラオキサペンタデカン-15-酸tert-ブチル3.9mg、4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリニウムクロリド(DMT-MM)6.7mgを入れ、室温にて2時間撹拌した。その後、反応液を濃縮して分取HPLCにて精製し、凍結乾燥を施して、化合物(4-6)8.9mgを得た。
10mL容のナスフラスコに化合物(4-6)7.0mg、トリフルオロ酢酸(TFA)200μLを入れ、室温にて1時間撹拌した。その後、反応液を濃縮して分取HPLCにて精製し、凍結乾燥を施して、化合物(4-7)5.9mgを得た。
下記のスキームに基づき、化合物(M1-1)を合成した。なお、化合物(1-C)は、前述の化合物(M2-1)の合成における化合物(1-C)と同じである。化合物(M1-8)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1723、(M-H+)-=1721
下記スキームに従い、上記の化合物(1)の合成と同様にして、化合物(4-7) 2.0mgから化合物(4) 3.2mgを合成した。化合物(4)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=5136、(M-H+)-=5134
上記の化合物(1-NHS)の合成において、化合物(1)に代えて化合物(2)、(3)又は(4)を用いた以外は同様にして、化合物(2)、(3)又は(4)のペプチド鎖における末端カルボキシ基をNHSエステル構造に変換した、化合物(2-NHS)、(3-NHS)及び(4-NHS)をそれぞれ合成した。
上記の各化合物(1-NHS)~(4-NHS)について、蛍光標識率、ウエスタンブロッティング蛍光強度を評価した。
マイクロチューブに、抗ウサギIgG抗体(2.3mg/mL)104μL及び炭酸塩バッファー10.4μLを入れ、振とう撹拌を施した後、化合物(1-NHS)のジメチルスルホキシド溶液を、抗体1当量に対して表Aに示すモル当量比(30当量比)になるように加え、さらに振とう撹拌を行った。4℃にて24時間静置させ、反応液を遠心限外ろ過フィルター(商品名:アミコンウルトラUFC510096、Merck社製)とPBS溶液(リン酸緩衝食塩水)を用いて精製を施し、化合物(1)のIgG標識抗体(2.0mg/mL)を得た。化合物(2)~(4)も、化合物(1-NHS)に代えて化合物(2-NHS)~(4-NHS)を表Aに示すモル当量比(20、30又は40当量比)になるように加えた以外は同様にして、標識抗体を得た。得られた蛍光色素標識抗体について、下記に示す方法により蛍光標識率(DOL)を算出した。表Aに結果をまとめて示す。
蛍光標識率=蛍光色素の濃度/タンパク質の濃度
蛍光色素の濃度とは、標識されている蛍光色素の総モル濃度[M]を意味し、タンパク質の濃度とは、蛍光標識したタンパク質のモル濃度[M]を意味し、それぞれ、下記式により算出される。
蛍光色素の濃度=Dyemax/εdye
タンパク質の濃度=(IgG280-(Dyemax×CF))/εprotein
上記式中の各符号は、下記の通りである。
Dyemax;蛍光色素の最大吸収波長における吸収[-]
εdye;蛍光色素のモル吸光係数[M-1cm-1]
IgG280;蛍光標識タンパク質の280nmにおける吸収[-]
Dye280;蛍光色素の280nmにおける吸収[-]
εprotein;タンパク質のモル吸光係数[M-1cm-1]
CF(Correction Factor);Dye280/Dyemax[-]
蛍光色素標識抗体の欄において、化合物(Z)-IgGの表記は、化合物(Z-NHS)のIgG標識抗体を意味する。Zは、各化合物の番号を意味する。以降の表においても同義である。
化合物(1)及び(2)は、抗体1当量に対して30当量のモル当量比で添加した場合の蛍光標識率がそれぞれ4.3及び5.5であり、化合物(3)は、抗体1当量に対して40当量のモル当量比で添加した場合の蛍光標識率が5.7であり、化合物(4)は、抗体1当量に対して20当量のモル当量比で添加した場合の蛍光標識率が5.8であり、抗体への結合性としては、実用上問題のない十分なレベルを示していた。
(1)乾燥メンブレンの作製
トランスフェリン(Merck社製、質量約76kDa)をFluorescent Compatible Sample Buffer (4X, non-reducing)(Thermo Fisher Scientific社製)で希釈して1ng/μL、0.3ng/μL、0.1ng/μLとし、95℃で5分加熱処理した。Novex 4-20% Tris-Glycine Mini Gels(Thermo Fisher Scientific社製)に対し、前述のトランスフェリンサンプルとPageRulerPrestained NIR Protein Ladder (Thermo Fisher Scientific社製)をロードした後、定電圧225Vで45分電気泳動を実施した。電気泳動後のゲルとニトロセルロースメンブレン(Cytiva社製)を重ね、定電圧12V1時間でタンパク質転写を実行した後、メンブレンをWestern Blot Blocking Buffer(Fish Gelatin)(TAKARA Bio社製)に浸して4℃にて12時間静置した。メンブレンをTBS-T buffer(富士フイルム和光純薬社製)で洗浄した後、Transferrin用1次抗体(Abcam社製)(5000倍希釈)を入れた液に浸し、1時間振とうし、1次抗体を入れた液を捨てたのち、メンブレンをTBS-T buffer(富士フイルム和光純薬社製)で洗浄した。上記で調製した蛍光色素標識抗体の25000倍希釈の液又は後述の市販の蛍光二次抗体の25000倍希釈の液を調整し、調整した液にメンブレンを浸して1時間遮光状態で振とうし、蛍光色素標識抗体の液を捨てた。その後、TBS-T(富士フイルム和光純薬社製、Tween 20の含有量0.1(W/V)%)20mLで10分間の振とうを3回繰り返し洗浄した後、表1~5に記載の水溶性化合物を表1~5に記載の添加量で溶解させたTBS20mLで10分間の振とうを1回行い洗浄した。洗浄後、メンブレンを40℃恒温槽で1時間遮光して乾燥させた。
なお、(W/V)%は、質量対体積百分率を意味する。
(i)蛍光色素標識抗体として化合物(1)-IgG(25000倍希釈)を用いた場合
上記で作製した乾燥メンブレンについて、Amersham Typhoon scanner(商品名、Cytiva社製)を用いて画像化し、785nmの励起光で測定条件を統一して、タンパク質のバンドが検出される領域に対し3.24mm2の画分の蛍光波長810~840nmの範囲の蛍光強度の積分値を測定し、「シグナル蛍光強度」とした。また、上記シグナル蛍光強度の測定領域下部(上記シグナル蛍光強度の測定領域に対して低質量側)におけるタンパク質のバンドが検出されない領域において3.24mm2の画分の蛍光波長810~840nmの範囲の蛍光強度の積分値を測定し、「ノイズ蛍光強度」とした。
蛍光色素標識抗体として、化合物(4)-IgG又はAlexa Fluor Plus 800(商品名、Thermo Fisher Scientific社製、蛍光二次抗体)(いずれも25000倍希釈)を用いた場合についても、化合物(1)-IgG(25000倍希釈)を用いた場合と同様にして測定した。
上記で作製した乾燥メンブレンについて、Amersham Typhoon scanner(商品名、Cytiva社製)を用いて画像化し、685nmの励起光で測定条件を統一して、タンパク質のバンドが検出される領域に対し3.24mm2の画分の蛍光波長710~730nmの範囲の蛍光強度の積分値を測定し、「シグナル蛍光強度」とした。また、上記シグナル蛍光強度の測定領域下部(上記シグナル蛍光強度の測定領域に対して低質量側)におけるタンパク質のバンドが検出されない領域において3.24mm2の画分の蛍光波長710~730nmの範囲の蛍光強度の積分値を測定し、「ノイズ蛍光強度」とした。
各蛍光色素標識抗体において、水溶性化合物を溶解させたTBSに代えて、水溶性化合物を含有しないTBSを洗浄に用いたNo.c11、c21、c31、c41、c51又はc61のシグナル蛍光強度をそれぞれ基準値とし、この基準値に対する比(蛍光色素標識抗体のシグナル蛍光強度/基準値)を算出し、以下の評価基準に基づき評価した。
また、各蛍光色素標識抗体において、水溶性化合物を溶解させたTBSに代えて、水溶性化合物を含有しないTBSを洗浄に用いたNo.c11、c21、c31、c41、c51又はc61のノイズ蛍光強度をそれぞれ基準値とし、この基準値に対する比(蛍光色素標識抗体のノイズ蛍光強度/基準値)を算出し、以下の評価基準に基づき評価した。
なお、いずれの評価も、トランスフェリン(Merck社製)の希釈濃度(1ng/10μL、0.3ng/10μL又は0.1ng/10μL)を揃えた状態のものを比較して行った。トランスフェリン(Merck社製)の希釈濃度によって、上記の基準値に対する比の値に差はみられなかった。
表1~6に結果をまとめて示す。
- シグナル蛍光強度(積分値)の評価基準 -
A:基準値に対するシグナル蛍光強度の比が2.0倍以上
B:基準値に対するシグナル蛍光強度の比が1.9倍以上2.0倍未満
C:基準値に対するシグナル蛍光強度の比が1.8倍以上1.9倍未満
D:基準値に対するシグナル蛍光強度の比が1.7倍以上1.8倍未満
E:基準値に対するシグナル蛍光強度の比が1.6倍以上1.7倍未満
F:基準値に対するシグナル蛍光強度の比が1.5倍以上1.6倍未満
G:基準値に対するシグナル蛍光強度の比が1.4倍以上1.5倍未満
H:基準値に対するシグナル蛍光強度の比が1.3倍以上1.4倍未満
I:基準値に対するシグナル蛍光強度の比が1.2倍以上1.3倍未満
J:基準値に対するシグナル蛍光強度の比が1.1倍以上1.2倍未満
- ノイズ蛍光強度(積分値)の評価基準 -
A:基準値に対するノイズ蛍光強度の比が1.2倍未満
B:基準値に対するノイズ蛍光強度の比が1.2倍以上1.3倍未満
C:基準値に対するノイズ蛍光強度の比が1.3倍以上1.4倍未満
D:基準値に対するノイズ蛍光強度の比が1.4倍以上1.5倍未満
E:基準値に対するノイズ蛍光強度の比が1.5倍以上1.6倍未満
F:基準値に対するノイズ蛍光強度の比が1.6倍以上1.7倍以下
(蛍光色素標識抗体)
化合物(Z)-IgG:前述の化合物(Z)-IgGの通りである。
Alexa Fluor Plus 680:商品名、Thermo Fisher Scientific社製、蛍光二次抗体
Alexa Fluor Plus 800:商品名、Thermo Fisher Scientific社製、蛍光二次抗体
(水溶性化合物)
ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール(160E.O.)(30P.O.):商品名、富士フイルム和光純薬社製
レソルシノール:商品名、富士フイルム和光純薬社製、1,3-ジヒドロキシベンゼン
ポリビニルピロリドンK30:商品名、富士フイルム和光純薬社製
ベタイン:商品名、富士フイルム和光純薬社製、トリメチルグリシン
デキストラン40000:商品名、富士フイルム和光純薬社製
ポリスクロース400:商品名、富士フイルム和光純薬社製、ショ糖とエピクロロヒドリンを共重合した水溶性ポリマー
なお、水溶性化合物の欄に記載する化合物はいずれも、水100mLに対して25℃の条件下で1g以上溶ける化合物である。
添加量:質量基準での、水溶性化合物添加前のTBS溶液に対する水溶性化合物の添加量の割合(100%表示)を意味し、単位は質量%(wt%)である。
含有量:質量基準での、水溶性化合物含有TBS溶液中における水溶性化合物の含有量の割合(100%表示)を意味し、単位は質量%(wt%)である。
融点:熱重量・示差熱同時測定(TG-DTA)により、以下のようにして測定した。
なお、熱重量・示差熱同時測定装置としては、日立ハイテクサイエンス社製の示差熱熱重量同時測定装置(型番:STA7200)を用いた。
まず、予想される30℃にて装置が安定するまで測定試料を保持した後、加熱速度:20℃/分で、200℃まで加熱し、TG曲線およびDTA曲線を作成した。
DTA曲線における低温側のベースラインを高温側に延長した直線と融点の階段状変化部分の曲線の勾配が最大になる点で引いた接線との交点の温度を、融点とした。
なお、融点が200℃を超える水溶性化合物のうち、ポリスクロース400以外の水溶性化合物については、加熱上限温度の設定を200℃から融点を測定可能な温度に変更して測定される値を記載する。
融点41℃の水溶性化合物である1,6-ヘキサンジオールを含有するTBSをメンブレンの洗浄に用いたNo.c12の比較例では、水溶性化合物を含有しないTBSをメンブレンの洗浄に用いたNo.c11(基準)に対して、シグナル蛍光強度及びノイズ蛍光強度はいずれも同じ値を示し、蛍光強度の増強効果は得られなかった。
これに対して、融点50℃以上の水溶性化合物を用いたNo.101~116の実施例では、水溶性化合物を含有しないTBSをメンブレンの洗浄に用いたNo.c11(基準)に対して、シグナル蛍光強度は少なくとも1.2倍以上に増強され、ノイズ蛍光強度の増加も1.7倍以下に抑えられており、ノイズ蛍光強度の増加に対しシグナル蛍光強度の増加が大きく、蛍光強度の優れた増強効果を示していた。同様に、異なる蛍光色素標識抗体又は市販の蛍光二次抗体を用いた場合にも、融点50℃以上の水溶性化合物を用いた実施例は、水溶性化合物を含有しないTBSをメンブレンの洗浄に用いた基準に対して、蛍光強度の優れた増強効果を示していた(No.c21(基準)に対するNo.201~207、No.c31(基準)に対するNo.301、No.c41(基準)に対するNo.401、No.c51(基準)に対するNo.501、No.c61(基準)に対するNo.601)。
なかでも、水溶性化合物が塩構造を含まない場合にはシグナル蛍光強度をより高めることができ(No.114及び115に対するNo.101~113及び116を参照)、水溶性化合物の融点が80℃以上である場合にはシグナル蛍光強度を更に高めることができ(No.101及び102に対するNo.103~113及び116を参照)、水溶性化合物がポリオール化合物又はベタイン化合物である場合にはノイズ蛍光強度を抑えることができることがわかる(No.107及び110に対するNo.103~106、108、109、111~113及び116を参照)。
また、水溶性化合物の含有量が4.5質量%以上である場合にはシグナル蛍光強度をより高めることができ(No.201に対するNo.202~207を参照)、水溶性化合物の含有量が20質量%以上である場合にはシグナル蛍光強度をさらに高めることができることがわかる(No.201~204に対するNo.205~207を参照)。
Claims (11)
- 融点が50℃以上である水溶性化合物を含む、蛍光強度増強剤。
- 前記水溶性化合物の含有量が4.5質量%以上である、請求項1に記載の蛍光強度増強剤。
- 前記水溶性化合物が塩構造を含まない、請求項1に記載の蛍光強度増強剤。
- 前記水溶性化合物がポリオール化合物又はベタイン化合物である、請求項1に記載の蛍光強度増強剤。
- 前記水溶性化合物の含有量が20質量%以上である、請求項2に記載の蛍光強度増強剤。
- 前記融点が80℃以上である、請求項1に記載の蛍光強度増強剤。
- 溶液状である、請求項1に記載の蛍光強度増強剤。
- 蛍光イメージング用である、請求項1に記載の蛍光強度増強剤。
- 請求項1~8のいずれか1項に記載の蛍光強度増強剤を、蛍光標識された標的生体物質に作用させることを含む、蛍光標識された標的生体物質の蛍光強度増強方法。
- 請求項1~8のいずれか1項に記載の蛍光強度増強剤を、蛍光標識された標的生体物質に作用させて、該蛍光標識からの蛍光強度を増強させることを含む、蛍光標識された標的生体物質の蛍光強度増強方法。
- 下記(a)及び(b)を含む、蛍光検出用キット。
(a)融点が50℃以上である水溶性化合物を含む、蛍光強度増強剤。
(b)蛍光色素を含む蛍光色素標識生体分子作製用試薬、又は、蛍光色素標識生体分子。
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