含有葡萄糖调节的构象转换器的胰岛素类似物制造技术

技术编号:16931622 阅读:62 留言:0更新日期:2018-01-03 01:45
双链胰岛素类似物含有(i)在其N末端处或附近通过单体葡萄糖结合元件修饰的A链,和(ii)在其C末端处或其附近通过元件修饰的B链,所述元件可逆结合至单体葡萄糖结合元件,使得该连接可被葡萄糖置换。所述单体葡萄糖结合元件可以是苯基硼酸衍生物(任选卤代)。B链可以通过含二醇的元件修饰,所述含二醇的元件衍生自单糖、二糖或寡糖、非糖含二醇的部分或含有α‑羟基羧酸酯的部分。所述类似物可以通过胰蛋白酶介导的半合成来制造。制剂在具有或不具有锌离子(摩尔比为0.0‑3.0个离子/胰岛素类似物单体)的pH 7.0‑8.0的可溶性溶液中,可以强度为U‑10至U‑1000。可以用皮下、腹膜内或口服施用生理有效量的胰岛素类似物来治疗患有糖尿病的患者。

Insulin analogues containing conformational converters with glucose regulation

Double chain insulin analogues containing (I) in its N terminal at or near the monomer glucose binding element modified A chain, and (II) in its C terminal at or near the element modified B chain, the element of reversible binding to monomer glucose binding element, the connection can be glucose replacement. The monomeric glucose binding element can be a derivative of the phenyl boric acid (selective halogenation). B can be modified by chain components containing glycol, containing the glycol component derived from monosaccharides, oligosaccharides, two sugar and non sugar glycol or part containing alpha hydroxy carboxylic acid ester part. The analogues can be made by trypsin mediated semisynthetic. In preparation with or without zinc ions (molar ratio of 0 3 ion / insulin analogues monomer) pH 7 8 soluble solution, can strength of U 10 to U 1000. Patients with diabetes can be treated with subcutaneous, intraperitoneal or oral insulin analogues.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含有葡萄糖调节的构象转换器的胰岛素类似物关于联邦资助的研究或开发的声明本专利技术在美国国立卫生研究院(NationalInstitutesofHealth)授予的合作协议下,由政府支持完成,资助编号为DK040949。美国政府享有本专利技术的某些权利。专利技术背景本专利技术涉及多肽激素类似物,其含有葡萄糖-构象转换器,因此显示出激素去组装的葡萄糖-反应性速率或与同源细胞受体的葡萄糖-反应性结合。描述了关于通过皮下、腹膜内或静脉内注射治疗患有1型或2型糖尿病的患者和非人类哺乳动物的胰岛素的应用。本专利技术的胰岛素类似物还可以表现出其它增强的药物性质,诸如增加的热力学稳定性,增强的对高于室温的热纤颤的抗性,降低的促有丝分裂性和/或改变的药代动力学和药效学性质。更具体地,本专利技术涉及下述胰岛素类似物,其赋予快速作用(相对于其规则可溶性形式的野生型胰岛素)、中间作用(与本领域已知的NPH胰岛素制剂相当)或延长的作用(与本领域已知的基础胰岛素相当,示例性地如地特胰岛素和甘精胰岛素),使得与以低于生理范围的浓度(<80mg/dl;低血糖)溶解于含有葡萄糖的溶液中时相比,以高于生理范围的浓度(>140mg/dl;高血糖)溶解于含有葡萄糖的溶液中时,所述类似物对胰岛素受体的亲和力更高。非标准蛋白(包括治疗剂和疫苗)的工程改造可以具有广泛的医疗和社会益处。天然存在的蛋白——如通常在人类、其它哺乳动物、脊椎生物、无脊椎生物或真核细胞的基因组中编码的那样——可以进化成在细胞背景下最佳地发挥功能,但对于治疗应用可能是次佳的。这样的蛋白的类似物可以表现出改善的生物物理、生物化学或生物学性质。蛋白类似物的益处是实现增强的活性(诸如新陈代谢的代谢调节,导致在高血糖条件下血糖浓度的降低),和减少的不利作用(诸如低血糖的诱导或其恶化)。胰岛素提供了治疗性蛋白的一个实例。野生型人胰岛素和在其它哺乳动物基因组中编码的胰岛素分子结合位于多个器官和多种类型的细胞的胰岛素受体(无论是通过RNA剪接的替代方式或通过翻译后糖基化的替代模式生成的受体同种型)。医疗益处的一个实例是非标准设计可溶性胰岛素类似物,其对靶细胞表面上的胰岛素受体的固有亲和力,和因此其生物学效力,将取决于血流中葡萄糖的浓度。胰岛素分子含有两条链,含有21个残基的A链,和含有30个残基的B链。成熟激素衍生自更长的单链前体,称为胰岛素原,如图1中所概述。胰岛素分子中的特异性残基通过氨基酸类型(通常以标准的三字母代码表示;例如Lys和Ala表示赖氨酸和丙氨酸)和上标所述链(A或B)以及在所述链中的位置表示。例如,人胰岛素的B链的位置14的丙氨酸通过AlaB14表示;且同样地,赖脯胰岛素(Humalog®的活性组分,EliLillyandCo.)的位置B28的的赖氨酸通过LysB28表示。虽然该激素作为Zn2+-稳定的六聚体储存在胰腺β-细胞中,但其作为无Zn2+的单体在血液中起作用。施用胰岛素已长期被确定为糖尿病的治疗方法。在患有糖尿病的患者中常规胰岛素替代疗法的主要目的是严格控制血糖浓度以防止其偏离高于或低于健康人对象的正常范围特征。偏离高于正常范围与微血管疾病(包括视网膜病变、失明和肾衰竭相关)的长期风险增加相关。糖尿病患者的低血糖是胰岛素替代治疗中的常见并发症,并且当严重时可导致严重的发病(包括精神状态改变、意识丧失、癫痫发作和死亡)。事实上,对这种并发症的恐惧对于患者(和医师)获得血糖浓度(即在正常范围内或恰好高于正常范围的偏离)的严格控制的努力构成重大障碍,并且在具有长期确立的2型糖尿病的患者中,这种努力(“严格控制”)可导致死亡率上升。除了上述严重低血糖的后果(被称为神经低糖作用(neuroglycopeniceffects))之外,轻度低血糖可能激活反调节机制,包括交感神经系统的过度活化,导致转为焦虑和发抖(被称为肾上腺素能的症状)。然而,糖尿病患者可能不会表现这种警示体征(称为低血糖无意识的状况)。缺乏轻度低血糖症状增加严重低血糖的风险及其相关发病率和死亡率。多发性和复发性低血糖发作也与慢性认知下降(具有长期存在的糖尿病的患者中的痴呆患病率增加的基础的提议机制)相关。因此,迫切需要新的糖尿病治疗技术,其降低低血糖的风险,同时防止血糖浓度高于正常范围的向上偏离。已经开发了多种技术来努力减轻用胰岛素治疗的患者中的低血糖的威胁。所有这些努力的基础是关于低血糖症状教育患者(以及他或她的家庭成员)且在认识到这些症状之后,迫切需要摄取富含葡萄糖、蔗糖或其它快速消化形式的碳水化合物的食物或液体;所述食物或液体的一个实例由补充有蔗糖(蔗糖(cainsugar))的橙汁提供。这种基线方法已经通过开发特定的糖尿病导向产品来扩展,所述糖尿病导向产品诸如可以通过口腔、咽喉、胃和小肠的粘膜快速吸收的形式的包含含有葡萄糖的乳液的可挤压管。同样已经开发了适于快速溶解和皮下注射的形式的作为粉末提供的反调节激素胰高血糖素的制备物,作为严重低血糖的紧急治疗。胰岛素泵已经连接至连续的葡萄糖监测器,使得胰岛素的皮下注射停止,并且当遇到组织葡萄糖浓度的低血糖读数时发出警报。这种基于装置的方法已经导致了闭环系统的实验测试,其中泵和监视器与基于计算机的算法组合为“人造胰腺”。三十多年来,存在对于开发葡萄糖反应性材料的兴趣,所述葡萄糖反应性材料用于与胰岛素类似物或修饰的胰岛素分子共同施用,使得激素从皮下贮库释放的速率取决于组织葡萄糖浓度。这种系统通常含有葡萄糖反应性聚合物、凝胶或其它包封材料;并且还可需要含有能够使得激素与上述材料结合的修饰的胰岛素衍生物。在皮下注射部位的组织液中的葡萄糖的环境浓度的增加可以通过激素的竞争性替代或聚合物、凝胶或其它包封材料的性质的物理化学变化来替代结合的胰岛素或胰岛素衍生物。这种系统的目的是为包封或凝胶涂覆的皮下贮库提供内在的自动调节特征,使得当葡萄糖的环境浓度在正常范围内或低于正常范围时,通过胰岛素的延迟释放减轻低血糖的风险。迄今为止,没有这样的葡萄糖反应系统在临床上使用。最近的技术利用修饰的胰岛素分子的结构,其任选地与载体分子结合,使得修饰的胰岛素分子和载体之间的复合物是可溶的并且可进入血流。该概念不同于葡萄糖反应贮库,在所述贮库中随着游离激素进入血流,而聚合物、凝胶或其它包封材料保留在皮下贮库中。该方法的一个实施方案是本领域已知的,其中A链在其N-末端处或其附近被修饰(利用残基A1的α-氨基或经由在位置A2、A3、A4或A5处取代的赖氨酸的ε-氨基)以含有“亲和配体”(定义为糖部分),B链在其N-末端处或其附近被修饰(利用残基B1的α-氨基或经由在位置B2、B3、B4或B5处取代的赖氨酸的ε-氨基)以含有“单价葡萄糖结合剂”。在本说明书中,大量示例或设想的葡萄糖结合剂(单体凝集素结构域、DNA适体或肽适体)将它们的位置限制在如上所定义的B链的N-末端区段。在没有外源葡萄糖或其它外源性糖的情况下,A1连接的亲和配体和B1连接的葡萄糖结合剂之间的分子内相互作用被设想为“闭合”激素的结构,从而损害其活性。仅报道了这类分子设计的适度的葡萄糖反应性质(Zion等人,2012)。通过亲和配体在残基A1处或其附近修饰且同时通过大的葡萄糖结合剂(即,其大小与胰岛素A或B链本文档来自技高网...
含有葡萄糖调节的构象转换器的胰岛素类似物

【技术保护点】
一种胰岛素类似物,其含有在A链N‑末端处或其附近的通过单体葡萄糖结合部分的修饰和变体B链,所述变体B链在其C‑末端处或其附近含有含二醇的修饰或α‑羟基羧酸酯修饰。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.13 US 62/133251;2015.03.13 US 62/1327041.一种胰岛素类似物,其含有在A链N-末端处或其附近的通过单体葡萄糖结合部分的修饰和变体B链,所述变体B链在其C-末端处或其附近含有含二醇的修饰或α-羟基羧酸酯修饰。2.权利要求1的胰岛素类似物,其中所述含二醇的修饰通过含有硫醇基或含有氨基的D-氨基酸的侧链缀合。3.权利要求2的胰岛素类似物,其中所述D-氨基酸是D-半胱氨酸、D-高半胱氨酸、D-赖氨酸、D-鸟氨酸、D-二氨基丁酸或D-二氨基丙酸。4.权利要求1至3中任一项的胰岛素类似物,其中所述单体葡萄糖结合部分包含苯基硼酸或卤素修饰的苯基硼酸衍生物。5.权利要求1至4中任一项的胰岛素类似物,其中所述单体葡萄糖结合部分通过间隔物元件与胰岛素A链缀合,所述间隔物元件任选为具有0至16个碳原子的酰基。6.权利要求1至5中任一项的胰岛素类似物,其中所述单体葡萄糖结合部分与α-氨基官能团连接。7.权利要求6的胰岛素类似物,其中所述单体葡萄糖结合部分与在位置A1处取代的D-赖氨酸、D-鸟氨酸、D-二氨基丁酸或D-二氨基丙酸的侧链氨基官能团连接。8.权利要求6的胰岛素类似物,其中所述单体葡萄糖结合部分与在位置A4处取代的L-赖氨酸、L-鸟氨酸、L-二氨基丁酸或L-二氨基丙酸的侧链氨基官能团连接。9.权利要求7的胰岛素类似物,其中所述单体葡萄糖结合部分同时与A4取代基的侧链氨基官能团连接,所述A4取代基取自L-赖氨酸、L-鸟氨酸、L-二氨基丁酸和L-二氨基丙酸。10.权利要求1至7中任一项的胰岛素类似物,其中所述单体葡萄糖结合部分同时与残基B1的α-氨基官能团连接,或所述胰岛素具有残基B1的缺失,且所述单体葡萄糖结合部分同时与残基B2的α-氨基官能团连接,或所述胰岛素具有残基B1和B2的缺失,且所述单体葡萄糖结合部分同时与残基B3的α-氨基官能团连接,或所述胰岛素具有残基B1-B3的缺失,且所述单体葡萄糖结合部分同时与残基B4的α-氨基官能团连接。11.权利要求1的胰岛素类似物,其B链符合SEQIDNO:7-50中的任一个,且其A链符合SEQIDNO:51-53中的任一个。12.权利要求11的胰岛素类似物,其B链符合SEQIDNO:7-20中的任一个,且其A链符合SEQIDNO:51-53中的任一个。13.权利要求11的胰岛素类似物,其中所述B链包含SEQIDNO:16,且其中所述A链包含SEQIDNO:51。14.权利要求1至13中任一项的胰岛素类似物,其在B24位还含有环己烷基丙氨酸。15.权利要求14的胰岛素类似物,其还含有位置B24的苯丙氨酸的修饰,其选自2-氟-Phe、2-溴-Phe、2-氯-Phe、3-氟-Phe、3-溴-Phe、3-氯-Phe、4-氟-Phe、4-溴-Phe、4-氯-Phe和五氟-Phe。16.权利要求1至13中任一项的胰岛素类似物,其具有在位置B26通过3-单碘-Tyr或(3,5)-二碘-Tyr进行的酪氨酸修饰。17.权利要求1至13中任一项的胰岛素类似物,其在位置B13具有谷氨酰胺。18.权利要求1至17中任一项的胰岛素类似物,其中所述含二醇的修饰是单糖、二糖或寡糖。19.权利要求1的胰岛素类似物,其中所述含二醇的修饰连接至Ser、Thr、Asn、Gln、Cys或高半胱氨酸的侧链。20.权利要求19的胰岛素类似物,其中所述含二醇的修饰通过B链的侧链或ThrB27、ThrB30或两个残基延伸内的氨基酸连接。21.权利要求20的胰岛素类似物,其中所述含二醇的修饰不通过B链的C-末端氨基酸连接。22.权利要求18的胰岛素类似物,其中所述含二醇的修饰是选自葡萄糖、甘露糖和N-乙酰基-半乳糖的单糖。23.权利要求18的胰岛素类似物,其中所述含二醇的修饰是选自葡萄糖-葡萄糖、甘露糖-甘露糖、葡萄糖-甘露糖和甘露糖-葡萄糖的二糖。24.权利要求18的胰岛素类似物,其中所述含二醇的修饰是支链寡糖。25.权利要求1-17中任一项的胰岛素类似物,其中所述含二醇的修饰选自1,3-苯二甲醇、甘露醇、果糖、山梨醇、Tris碱、Fmoc-3,4-二羟基-L-苯丙氨酸、乙酸2-(乙酰氧基甲基)-4-碘丁酯、1(1R,2S,3R,5R)-3-氨基-5-(羟基甲基)-1,2-环戊二醇盐酸盐、2-(N-Fmoc-4-氨基丁基)-1,3-丙二醇、2-(4-氨基丁基)-1,3-丙二醇、3-氨基-1-,2-丙二醇、2-氨基丙烷-1,3-二醇、3-巯基丙烷-1,2-二醇、2-氨基-4-戊烷-1,3-二醇、N-乙酰基-D-半乳糖胺、N-乙酰基奎诺糠胺(quino...

【专利技术属性】
技术研发人员:M维斯
申请(专利权)人:卡斯西部储备大学
类型:发明
国别省市:美国,US

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