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オリゴ固相合成用試薬(活性化・酸化/硫化・キャッピング)

オリゴ固相合成用試薬は、ホスホロアミダイト法の合成サイクルを駆動する補助試薬群です。アミダイトを活性化するアクチベーター(テトラゾール系)、亜リン酸を酸化するヨウ素系酸化剤またはチオリン酸化する硫化剤、未反応末端を封鎖するキャッピング試薬、5′保護を外す脱トリチル化(酸)から成り、合成収率と純度を左右します。

ホスホロアミダイト法固相合成サイクル活性化・酸化・硫化キャッピング・脱トリチル核酸合成

用途・特徴

固相合成サイクルは、脱トリチル化(DMTr除去)→カップリング(アミダイト+アクチベーター)→キャッピング→酸化または硫化の4工程を1塩基ごとに繰り返します。アクチベーターはホスホロアミダイトのジイソプロピルアミノ基をプロトン化・置換し、求核付加を促進する律速段階の鍵試薬です。1H-テトラゾールが古典的標準ですが、より酸性・可溶性の高いETT(5-エチルチオ-1H-テトラゾール)やBTT(5-ベンジルチオ-1H-テトラゾール)、DCI(4,5-ジシアノイミダゾール)がカップリング効率と速度の観点で使い分けられます。

酸化工程では、生成した亜リン酸トリエステルをヨウ素(水・ピリジン・THF系)で安定なリン酸ジエステルへ酸化します。一方、アンチセンスやsiRNAで多用されるホスホロチオエート(PS)骨格を作る場合は、酸化剤の代わりに硫化剤(DDTT、PADS、Beaucage試薬など)を用い、リン上に硫黄を導入します。硫化剤は反応性・副生成物・溶解性・保存安定性が異なり、PS含有率や(R/S)立体の偏りにも影響するため選定が重要です。

キャッピングは未反応の5′-OHをアセチル化して封鎖し、欠失配列(n-1等)の伸長を止めて精製負荷を下げます。Cap A(無水酢酸/2,6-ルチジンまたはTHF)とCap B(N-メチルイミダゾール)の二液で構成されます。脱トリチル化は酸(DCAまたはTCAをDCM・トルエンで希釈)でDMTrを外し、次サイクルの5′-OHを露出させます。各試薬は無水管理・等級(合成スケール、GMP)・供給安定性を含めて設計します。

Point
  • アクチベーターはアミダイトを活性化しカップリング効率を決める律速試薬
  • 1H-テトラゾール/ETT/BTT/DCIを反応速度・溶解性・収率で使い分ける
  • 酸化剤(ヨウ素/水/ピリジン)で亜リン酸を安定なリン酸へ酸化する
  • 硫化剤(DDTT・PADS・Beaucage)でホスホロチオエート骨格を形成する
  • キャッピングで未反応5′-OHを封鎖し欠失配列の蓄積を抑える
  • 脱トリチル化は酸(DCA/TCA)でDMTrを外し次サイクルの伸長点を露出
  • 全試薬とも無水管理が必須で水分混入は収率低下に直結する
  • 合成スケールやGMP等級・供給安定性・CoAも選定軸になる

使用方法

ホスホロアミダイト法では、脱トリチル化・カップリング・キャッピング・酸化(または硫化)を1塩基ごとに繰り返します。各試薬は無水条件で合成機の試薬ラインへ接続して使用します。

1酸(DCA/TCA)で脱トリチル化しDMTrを外す
2アミダイトとアクチベーターを送液しカップリングする
3キャッピング試薬(Cap A/B)で未反応5′-OHを封鎖する
4酸化剤または硫化剤でリン骨格を確定する
5サイクルを目的長まで繰り返す
6DMTr色のモニターでカップリング効率を確認する
実際の試薬選択・濃度・接触時間・サイクル設計は、合成スケール、配列・修飾(PS化、2′修飾)、合成機の機種、要求純度、GMP/研究用途の別によって変わります。

使用される工程

これらの試薬は固相合成サイクルの各ステップに対応し、配列伸長・骨格化学・純度設計を担います。

カップリング(活性化)

アクチベーターがアミダイトを活性化し、目的塩基を5′-OHへ連結する。

主な用途
  • 律速段階
  • 効率最大化

酸化(リン酸骨格)

ヨウ素系酸化剤で亜リン酸を安定なリン酸ジエステルへ酸化する。

主な用途
  • 天然型PO骨格

硫化(チオ化)

硫化剤でリン上に硫黄を導入しホスホロチオエート骨格を作る。

主な用途
  • PS骨格
  • ヌクレアーゼ耐性

キャッピング

未反応5′-OHをアセチル化して封鎖し、欠失配列の蓄積を抑える。

主な用途
  • n-1抑制
  • 精製負荷低減

脱トリチル化

酸でDMTrを外し、次サイクルの伸長点となる5′-OHを露出させる。

主な用途
  • DMTrモニター

使用されるモダリティー

ホスホロアミダイト法を用いる核酸医薬・分子で広く使われ、特にPS骨格を多用するモダリティーで硫化剤の重要度が高まります。

アンチセンス核酸(ASO)
関連度
PS骨格合成ギャップマー伸長
PS化が必須でアクチベーター・硫化剤・キャッピングのすべてが中核試薬になる。
siRNA
関連度
二本鎖各鎖の合成PS末端導入
2′修飾アミダイトのカップリングと末端PS化で活性化・硫化試薬を使う。
アプタマー・CpGオリゴ
関連度中〜高
長鎖合成修飾導入
長鎖・修飾配列の伸長で高効率アクチベーターとキャッピングが効く。
プライマー・プローブ
関連度
研究用合成PO骨格中心
主にヨウ素酸化のPO骨格で、活性化・キャッピング・脱トリチルを使う。
mRNA(鋳型・補助オリゴ)
関連度低〜中
スプリントオリゴ等補助配列合成
本体はIVTだが、合成オリゴが必要な補助用途で固相合成試薬を使う。

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