(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-12-08
(54)【発明の名称】異なる構造のGLP-1アナログペプチド修飾二量体およびその調製方法のII型糖尿病の治療における用途
(51)【国際特許分類】
C07K 14/605 20060101AFI20221201BHJP
C07K 14/00 20060101ALI20221201BHJP
A61K 38/16 20060101ALI20221201BHJP
A61P 3/10 20060101ALI20221201BHJP
A61P 1/18 20060101ALI20221201BHJP
A61P 5/50 20060101ALI20221201BHJP
A61K 38/26 20060101ALI20221201BHJP
【FI】
C07K14/605
C07K14/00 ZNA
A61K38/16
A61P3/10
A61P1/18
A61P5/50
A61K38/26
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022519333
(86)(22)【出願日】2020-11-09
(85)【翻訳文提出日】2022-03-24
(86)【国際出願番号】 CN2020127422
(87)【国際公開番号】W WO2021068986
(87)【国際公開日】2021-04-15
(31)【優先権主張番号】201911142332.2
(32)【優先日】2019-11-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522118067
【氏名又は名称】南京楓▲ケイ▼生物医薬科技有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】110002468
【氏名又は名称】特許業務法人後藤特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】唐 松山
(72)【発明者】
【氏名】羅 群
(72)【発明者】
【氏名】張 旭東
(72)【発明者】
【氏名】唐 ▲セイ▼▲ケン▼
(72)【発明者】
【氏名】楊 莉
(72)【発明者】
【氏名】譚 宏梅
【テーマコード(参考)】
4C084
4H045
【Fターム(参考)】
4C084AA02
4C084BA01
4C084BA19
4C084BA23
4C084CA53
4C084CA59
4C084DB33
4C084DB35
4C084NA14
4C084ZA66
4C084ZC03
4C084ZC35
4H045AA10
4H045AA30
4H045BA18
4H045BA40
4H045CA40
4H045DA30
4H045EA20
4H045EA26
4H045FA33
4H045FA44
4H045FA58
4H045FA61
4H045GA21
(57)【要約】
本発明は、II型糖尿病の治療において膵臓保護または血糖降下効果における異なる構造の新規グルカゴンアナログペプチド-1脂肪酸修飾または非修飾二量体の用途を提供する。本発明の二量体は、システインを含有する2つのGLP-1単量体をシステイン酸化によって形成されたジスルフィド結合を介して接続することによって形成される。本発明のH型GLP-1ホモ二量体(ペプチド鎖内にジスルフィド結合が形成される)は、活性を低下させることなくGLP-1二量体の血糖降下持続時間を顕著に増加させ、提供されるGLP-1アナログ二量体のインビボ持続活性は最大19日であり、陽性対照薬であるリラグルチドの3日のインビボ活性、またはこれまでに報告されている長時間作用型GLP-1アナログペプチドよりも顕著に延長し、長時間作用型GLP-1薬の技術的進歩を大幅に促進し、それらの臨床的応用と普及に便利である。同時に、U型ホモ二量体(ペプチド鎖のC末端にジスルフィド結合が形成される)は血糖に影響を与えないが、膵臓腺房や脈管などの外分泌細胞を保護し、膵臓の機能を保護する。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
単量体のグルカゴンアナログペプチド-1アナログペプチドであって、前記グルカゴンアナログペプチド-1アナログペプチドのアミノ酸配列が以下の4つのいずれか1つである。
(1)
His-X
8-Glu-Gly-Thr-Phe-Thr-Cys-Asp-Val-Ser-Ser-Tyr-Leu-Glu-Gly-Gln-Ala-Ala- X
26-Glu-Phe-Ile-Ala-Trp-Leu-Val-X
34-X
35-Arg-X
37;または
(2)
His-X
8-Glu-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Val-Cys-Ser-Tyr-Leu-Glu-Gly-Gln-Ala-Ala- X
26-Glu-Phe-Ile-Ala-Trp-Leu-Val-X
34-X
35-Arg-X
37;または
(3)
His-X
8-Glu-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Val-Ser-Cys-Tyr-Leu-Glu-Gly-Gln-Ala-Ala- X
26-Glu-Phe-Ile-Ala-Trp-Leu-Val-X
34-X
35-Arg-X
37;または
(4)
His-X
8-Glu-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Val-Ser-Ser-Tyr-Leu-Glu-Gly-Gln-Ala-Ala- X
26-Glu-Phe-Ile-Ala-Trp-Leu-Val-X
34-X
35-Arg-Gly-Cys-OH;
ただし、X
8はL-α-アミノイソ酪酸-アラニンまたはβ-アラニンまたはα-アミノイソ酪酸またはβ-アミノイソ酪酸であり、
X
26はリジンまたは側鎖εアミノがアルカン酸グルタミルで修飾されたリジンまたは側鎖εアミノがアルカン酸基で修飾されたリジンであり、
X
34はArgまたはLysまたは側鎖εアミノがアルカン酸グルタミルで修飾されたリジンであり、
X
35はGlyまたはAlaまたはβ-アラニンまたはα-アミノイソ酪酸またはβ-アミノイソ酪酸であり、
X
37はGly-OHまたはGly-NH
2またはNH
2またはOH構造であり、またはアロステリックな上記の最初の7~36位のアミノ酸配列が同様の繰り返し配列のコピーで構成され、繰り返し配列中の第8位(X
8)アラニンがグリシンまたはα-またはβ-アミノイソ酪酸(Aib)で置換され、システインがセリンまたはグリシンで置換され、繰り返し配列中のX
26がアルギニンであり、またはC末端アミド基とポリエチレングリコール分子が接続されてPEG化修飾を形成し、前記PEG分子量が0.5~30KDである、ことを特徴とする単量体のグルカゴンアナログペプチド-1アナログペプチド。
【請求項2】
前記X
26は側鎖εアミノがアルカン酸グルタミル[γ-Glu(N-α-アルカン酸基)]で修飾されたリジンである場合、その構造式は式1に示され、または前記X
26は側鎖εアミノがアルカン酸基で修飾されたリジンである場合、その構造式は式2に示され、式1、および式2において、n=14または16である、ことを特徴とする請求項1に記載の単量体のグルカゴンアナログペプチド-1アナログペプチド。
【化1】
【化2】
【請求項3】
グルカゴンアナログペプチド-1アナログペプチドホモ二量体であって、前記二量体は、請求項1~2のいずれか1項に記載の単量体をシステインによって形成されたジスルフィド結合を介して接続することによって形成され、H型またはU型グルカゴンアナログペプチド-1アナログペプチドホモ二量体を構成し、前記二量体のアミノ酸配列は以下の4つのいずれか1つである。
【化3】
ただし、X
8はL-α-アラニン(Ala)またはβ-アラニン(βAla)またはα-またはβ-アミノイソ酪酸(αAibまたはβAib)であり、
X
26はリジンまたは側鎖εアミノがアルカン酸グルタミルで修飾されたリジンまたは側鎖εアミノがアルカン酸基で修飾されたリジンであり、
X
34はArgまたはLysまたは側鎖εアミノがアルカン酸グルタミルで修飾されたリジンであり、
X
35はGlyまたはAlaまたはβ-アラニンまたはα-アミノイソ酪酸またはβ-アミノイソ酪酸であり、
X
37はGly-OHまたはGly-NH
2またはNH
2またはOH構造;またはアロステリックな請求項1に記載の最初の7~36位のアミノ酸配列が同様の繰り返し配列のコピーで構成され、繰り返し配列中の第8位(X
8)アラニンがグリシンまたはα-またはβ-アミノイソ酪酸(Aib)で置換され、システインがセリンまたはグリシンで置換され、繰り返し配列中のX
26がアルギニンであり、またはC末端アミド基とポリエチレングリコール分子が接続されてPEG化修飾を形成し、前記PEG分子量が0.5~30KDである、ことを特徴とするグルカゴンアナログペプチド-1アナログペプチドホモ二量体。
【請求項4】
前記X
26は側鎖εアミノがアルカン酸グルタミル[γ-Glu(N-α-アルカン酸基)]で修飾されたリジンである場合、その構造式が式1で示され、または前記X
26は側鎖εアミノがアルカン酸基で修飾されたリジンである場合、その構造式が式2で示され、式1、2においてn=14または16である、ことを特徴とする請求項3に記載のグルカゴンアナログペプチド-1アナログペプチドホモ二量体。
【請求項5】
II型糖尿病の治療において膵臓保護または/および血糖降下薬物の調製における請求項1~2のいずれか1項に記載の単量体のグルカゴンアナログペプチド-1アナログペプチド、または請求項3~4のいずれか1項に記載のグルカゴンアナログペプチド-1アナログペプチドホモ二量体の用途。
【請求項6】
請求項1~2のいずれか1項に記載の単量体のグルカゴンアナログペプチド-1アナログペプチド、または請求項3~4のいずれか1項に記載のグルカゴンアナログペプチド-1アナログペプチドホモ二量体を活性成分として使用する、ことを特徴とする膵臓保護またはII型糖尿病の治療薬物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、医薬学および生物学の分野に属し、具体的には、様々な新規のヒトGLP-1アナログペプチド単量体またはホモ二量体の調製および糖尿病治療における用途に関する。
【背景技術】
【0002】
プログルカゴンタンパク質由来のグルカゴンアナログペプチド-1(GLP-1)は、栄養素を摂取すると腸内L細胞から放出される30アミノ酸残基のインクレチンアナログペプチドである。膵臓のβ細胞インスリン分泌を増強し、インスリン発現および末梢グルコース利用を増加させ、β細胞アポトーシスを阻害し、満腹感およびβ細胞再生を促進し、グルカゴン分泌を減少させ、そして胃内容排出を遅らせる。これらの複数の効果により、GLP-1受容体アゴニストは2型糖尿病の治療において重要になる。現在FDAが承認しているGLP-1アナログには、1日1回投与用のLiraglutide(リラグルチド)、1日2回投与用のExenatideおよび週1回投与用のAlbiglutide, Dulaglutide, Exenatide LAR, Lixisenatide, Semaglutide, Taspoglutideが含まれている。
【0003】
Exendin-4はHeloderma suspectum唾液から単離されたインクレチン類似体であり、39アミノ酸が含まれ、GLP-1と53%の配列相同性がある。Exenatideは、Exendin-4合成分子であり、半減期が長く(3.3~4.0時間)、長時間作用型の血糖降下効果を持ち、1日2回投与される。
【0004】
Liraglutideは、ネイティブのヒトGLP-1と97%の相同性を持つGLP-1類似体である。それは、Arg→34Lys置換と26Lysに追加されたグルタミルパルミトイル鎖を含む。皮下注射後、最終的な排泄半減期は平均13時間であり、1日1回の投与が可能であり、その薬物動態特性は年齢、性別、腎機能または肝機能の影響を受けない。
【0005】
PB-105は、Exenatideの39位でシステインを置換し、システイン特異性ポリエチレングリコール化修飾して、PB-110(PEG5kd)、PB-106(PEG20kd)、PB-107(PEG30kd)、およびPB-108(PEG40kd)を調製することによって調製される。PB-106の血漿T1/2はPB-105の約10倍であり、より良好な血糖降下効果を示しているが、ミリグラムあたりの血糖降下効果(比放射能)は90%以上減少する。
【0006】
Lixisenatideは、38位にプロリンがなく、39位に6つのリジン残基が付加されていることを除いて、構造がExendin-4と類似している44アミノ酸を含む新規の長時間作用型GLP-1Rアゴニストである。24週間の臨床使用中、Lixisenatideの1日1回の注射は活性を有意に低下させ、Lixisenatide群と対照群の間で有害事象の発生率(Lixisenatide 2.5%、プラセボ1.9%)、症候性低血糖の発生率(Lixisenatide 3.4%、プラセボ1.2%)が類似している。
【0007】
BPI-3016は、ヒトGLP-1の8位(Ala)と8~9位(GLU)の間の結合(DIM)を構造的に変更する。8Ala中の-CH3側鎖が-CF3で置換され、結合中のカルボニル基がメチル基に変換され、パルミトイル化Lys→26Arg置換とC端Gly増加を採用している。単回投与後、糖尿病性カニクイザルにおけるBPI-3016の半減期が95時間を超え、1週間後FPGおよび食後血糖(PPG)、肥満度指数(BMI)、体脂肪が有意に減少し、耐糖能が改善され、インスリン増加効果が示されている。
【0008】
Albiglutideは、ヒトGLP-1遺伝子とヒトアルブミン遺伝子の2つのリンクされたコピーからなる組換え融合タンパク質である。Gly→8Ala置換はDPP-4加水分解に対する耐性を付与し、週1回の投与が可能である。研究によると、Albiglutideは血糖パラメータ(HbA1c、PPG、FPG)を低下させることによって、グルコース依存性のインスリン分泌を促進し、胃内容排出を遅らせることが示される。
【0009】
Dulaglutideは、Fcフラグメントに融合したGLP-1類似体であり、その構造はGly8Glu22Gly36-GLP-1(7-37)-(Gly4Ser)3-Ala-Ala234,235Pro228-IgG4-Fcである。Dulaglutideは週に1回投与される。プラセボ、メトホルミン、インスリングラルギン、シタグリプチン、およびExenatideと比較すると、Dulaglutideは比較的高いHbA1c低下を示す。Dulaglutideは、T2Dの治療において体重減少、腎臓病進行の遅延、心筋梗塞の発生率低下、血圧降下など様々な治療効果がある。
【0010】
Semaglutideは、GLP-1長時間作用型アナログペプチドであり、Aib→8Ala置換と26Lys長いリンカー(2xAEEAC-δ-glutamyl-α-oleic diacid)を有する。それは94%のGLP-1相同性を維持する。Liraglutideと比較すると、Semaglutideの活性が3倍低下するが、アルブミン結合力が増加し、165~184時間の半減期(7日間)があると推定される。SemaglutideはHbA1cと体重の有意な減少を示す。
【0011】
Taspoglutideはα-アミノイソ酪酸Aib→8Alaと35GlyのhGLP-1(7-36)NH2を含む。TaspoglutideはGLP-1Rに対して強い親和定数を持ち、アミノジペプチダーゼに対して完全に耐性がある。24週間の臨床研究で、TaspoglutideはHbA1c、FPGと体重の有意な減少を示しているが、副作用は明らかである。
【0012】
現在の長時間作用型アクチベーターは活性(ミリグラムあたりの血糖降下効果)、投与量、体重減少、および副作用の点でLiraglutideまたはネイティブGLP-1よりも効果が低いことが示されているため、GLP-1アナログ研究は依然として最適化する必要があり、例えば26週間の試験では、Albiglutideの体重減少が0.6kgで、Liraglutideは2.2kgであり、Dulaglutide群の体重減少が2.9kgでLiraglutide群は3.6kgであった。げっ歯類動物では、Semaglutide用量および治療期間に依存する甲状腺C細胞腫瘍を引き起こす。臨床研究によると、57.2%が正常な腎機能を持ち、35.9%が軽度の障害を持ち、6.9%が中程度の障害を持っていることが示されている。悪心、嘔吐、下痢、腹痛、便秘などの胃腸の副作用は、プラセボ群よりもSemaglutideを服用している患者でより頻繁に発生する(プラセボ群15.3%、Semaglutide群0.5と1mg群32.7%と36.4%)。Semaglutideをスルホニル尿素剤と併用した場合、0.8~1.2%の患者で重度の低血糖が発現され、注射部位の不快感と紅斑が0.2%で、患者の平均アミラーゼが13%増加し、リパーゼが22%増加した。胆石症の発生率がそれぞれ1.5%と0.4%であった。
【発明の概要】
【0013】
本発明の目的は、上記の先行技術の欠点を克服して、グルカゴンアナログペプチド-1アナログペプチド単量体およびそのホモ二量体を提供することである。
【0014】
本発明の第1目的は、グルカゴンアナログペプチド-1アナログペプチド単量体を提供することであり、前記グルカゴンアナログペプチド-1アナログペプチドのアミノ酸配列は以下の4つのいずれか1つである、
【0015】
(1)His-X8-Glu-Gly-Thr-Phe-Thr-Cys-Asp-Val-Ser-Ser-Tyr-Leu-Glu-Gly-Gln-Ala-Ala- X26-Glu-Phe-Ile-Ala-Trp-Leu-Val-X34-X35-Arg-X37;または
【0016】
(2)His-X8-Glu-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Val-Cys-Ser-Tyr-Leu-Glu-Gly-Gln-Ala-Ala- X26-Glu-Phe-Ile-Ala-Trp-Leu-Val-X34-X35-Arg-X37;または
【0017】
(3)His-X8-Glu-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Val-Ser-Cys-Tyr-Leu-Glu-Gly-Gln-Ala-Ala- X26-Glu-Phe-Ile-Ala-Trp-Leu-Val-X34-X35-Arg-X37;または
【0018】
(4)His-X8-Glu-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Val-Ser-Ser-Tyr-Leu-Glu-Gly-Gln-Ala-Ala- X26-Glu-Phe-Ile-Ala-Trp-Leu-Val-X34-X35-Arg-Gly-Cys-OH;
ただし、X8はL-α-アラニン(Ala)またはβ-アラニン(βAla)またはα-またはβ-アミノイソ酪酸(αまたはβAib)であり、
X26はリジン、側鎖εアミノがアルカン酸グルタミルで修飾されたリジンまたは側鎖εアミノがアルカン酸基で修飾されたリジンであり、
X34はArg、Lysまたは側鎖εアミノがアルカン酸グルタミルで修飾されたリジンであり、
X35はGlyまたはAlaまたはβ-アラニンまたはα-アミノイソ酪酸またはβ-アミノイソ酪酸であり、
【0019】
X37はGly-COOH(グリシンカルボキシル末端)またはGly-NH2(グリシンアミド化末端)またはNH2(第36位アルギニンアミド化末端)またはOH(第36位アルギニンカルボキシル末端)構造であり、またはアロステリックな第1目的によって提供される最初の7~36位アミノ酸配列が同様の繰り返し配列のコピーで構成され、繰り返し配列中の第8位(X8)アラニンがグリシンまたはα-またはβ-アミノイソ酪酸(Aib)で置換され、システインがセリンまたはグリシンで置換され、繰り返し配列中のX26がアルギニンであり、またはC末端アミド基とポリエチレングリコール分子が接続されてPEG化修飾を形成し、前記PEG分子量が0.5~30KDである。
【0020】
好ましくは、前記X
26は側鎖εアミノがアルカン酸グルタミル[γ-Glu(N-α-アルカン酸基)]で修飾されたリジンである場合、その構造式が式1で示され、前記X
26は側鎖εアミノがアルカン酸基で修飾されたリジンである場合、その構造式が式2で示され、式1、2においてn=14または16である。
【化4】
【化5】
【0021】
本発明の第2目的は、グルカゴンアナログペプチド-1アナログペプチドホモ二量体を提供することであり、前記二量体は2つの前記の単量体をシステインによって形成されたジスルフィド結合を介して接続することによって形成され、H型またはU型グルカゴンアナログペプチド-1アナログペプチドホモ二量体を構成する。
【0022】
好ましくは、前記二量体のアミノ酸配列は以下の4つのいずれか1つである、
【化6】
ただし、X
8はL-α-アラニン(Ala)またはβ-アラニン(βAla)またはα-またはβ-アミノイソ酪酸(αまたはβAib)であり、
X
26はリジン、側鎖εアミノがアルカン酸グルタミルで修飾されたリジンまたは側鎖εアミノがアルカン酸基で修飾されたリジンであり、
X
34はArg、Lysまたは側鎖εアミノがアルカン酸グルタミルで修飾されたリジンであり、
X
35はGlyまたはAlaまたはβ-アラニンまたはα-またはβ-アミノイソ酪酸(Aib)であり、
X
37はGly-COOH(グリシンカルボキシル末端)またはGly-NH
2(グリシンアミド化末端)またはNH
2(第36位アルギニンアミド化末端)またはOH(第36位アルギニンカルボキシル末端)構造であり、またはアロステリックな第1目的によって提供される最初の7~36位アミノ酸配列が同様の繰り返し配列のコピーで構成され、繰り返し配列中の第8位(X
8)アラニンがグリシンまたはα-またはβ-アミノイソ酪酸(Aib)で置換され、システインがセリンまたはグリシンで置換され、繰り返し配列中のX
26がアルギニンであり、またはC末端アミド基とポリエチレングリコール分子が接続されてPEG化修飾を形成し、前記PEG分子量が0.5~30KDである。
【0023】
好ましくは、前記X26は側鎖εアミノがアルカン酸グルタミル[γ-Glu(N-α-アルカン酸基)]で修飾されたリジンである場合、その構造式が式1で示され、前記X26は側鎖εアミノがアルカン酸基で修飾されたリジンである場合、その構造式が式2で示され、式1、2においてn=14または16である。
【0024】
本発明の第3目的は、上記の単量体のグルカゴンアナログペプチド-1アナログペプチド、または上記の二量体GLP-1アナログペプチドのII型糖尿病の治療において膵臓保護または/および血糖降下薬物の調製における応用を提供することである。
【0025】
本発明の第4目的は、膵臓保護またはII型糖尿病治療薬物を提供することであり、この薬物は上記の単量体のグルカゴンアナログペプチド-1アナログペプチド、または上記の二量体グルカゴンアナログペプチド-1アナログペプチドを活性成分として使用する。
【0026】
本発明は以下の有利な効果を有する。本発明のH様GLP-1アナログホモ二量体は、活性を低下させることなく、単量体GLP-1ペプチドを保護する血糖降下効果の時間を有意に2~4倍延長し(つまり、二量体ペプチドは比活性を大幅に増加させる)、FDAに承認されたFDAアクチベーター薬物も大幅に延長する。提供されるGLP-1アナログホモ二量体は、インビボの活性を最大19日維持し、陽性薬であるLiraglutideよりも顕著に延長し、明らかに技術の進歩を促進し、その臨床応用と市場普及を大幅に促進する。U様二量体は血糖値に影響を与えないが、明らかに膵臓腺房や脈管などの外分泌細胞を保護し、膵臓の機能を保護し、膵臓関連疾患の治療に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【
図2】複数のOGTT試験中の2G2~2G8の体重変化の概略図。
【
図3】2G3のT2Dモデル治療場合の体重変化の概略図。
【
図4】2G3のT2Dモデル治療中の血糖降下効果の概略図。
【
図5】T2Dモデルで治療された膵臓組織H-E染色結果の概略図。
【
図6】二量体2G3のT2Dモデル治療中のKi67タンパク質発現の概略図。
【
図7】二量体2G1のT2Dモデル治療中のKi67タンパク質発現の概略図。
【
図10】Western blotによるGLP-1Rの分析結果の概略図。
【
図11】インスリン染色分析結果の概略図(A:インスリン染色;B:インスリン染色分析;C:膵島数分析)。
【発明を実施するための形態】
【0028】
本発明の技術的解決策、目的および利点をより簡潔かつ明確に説明するために、以下、具体的な実施例および添付の図面を参照して本発明をより詳しく説明する。
実施例1 単量体ペプチドと二量体の調製
【0029】
一、単量体ペプチド固相合成プロセス:手動固相ポリペプチド合成操作ステップ。
1、樹脂膨潤:ジクロロ樹脂(C末端カルボキシルはジクロロベンジル樹脂から由来)またはアミノ樹脂(C末端アミド化配列はアミノ樹脂から由来)(中国天津市南開合成科学技術有限責任会社から購入)を反応ポットに入れ、ジクロロメタン(DCM、Dikma Technologies Inc.)15ml/g樹脂を加え、30分振動する。SYMPHONY型12チャンネルポリペプチドシンセサイザーを使用する(SYMPHONY番号、ソフトウェアVersion.201、Protein Technologies Inc.)。
【0030】
2、第1のアミノ酸の結合:サンドコア吸引ろ過によって溶媒を除去し、3倍モルのC端第1のFmoc-AAアミノ酸(すべてのFmoc-アミノ酸が蘇州天馬医薬集団精細化学用品有限責任会社から提供される)を加え、10倍モルの4-ジメチルアミノピリジン(DMAP)和N,N'-ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)を加え、最後にジメチルホルムアミド(DMF)を加え(Dikma Technologies Inc.から購入)溶解し、30分振動。無水酢酸で密閉する。
【0031】
3、脱保護:DMFを除去し、20%ピペリジン-DMF溶液(15ml/g)を加え、5分後溶媒を濾過して除去し、20%ピペリジン-DMF溶液(15ml/g)を加え、15分を待つ。ピペリジンはSinopharmShanghai Chemical Reagent Companyから提供される。
【0032】
4、検出:溶媒を除去する。10個以上の樹脂を取り、エタノールで3回洗浄し、ニンヒドリン、KCN、フェノール溶液を1滴ずつ加え、105~110℃で5分間加熱し、陽性反応として青色に変える。
【0033】
5、樹脂洗浄:DMF(10ml/g)で2回洗浄し、メタノール(10ml/g)で2回洗浄し、DMF(10ml/g)で2回洗浄する。
【0034】
6、縮合:具体的な合成条件に応じて、以下の方法をポリペプチド合成において単独または組み合わせて使用することができる。方法a:3倍量の保護アミノ酸と三倍量の2-(7-アゾベンゾトリアゾール)- テトラゾリウムメチル尿素ヘキサフルオロホスフェート(HBTU、蘇州天馬医薬集団精細化学品有限責任会社)を可能な限り少量のDMFで溶解し、反応ポットに入れる。すぐに10倍量のN-メチルモルホリン(NMM、蘇州天馬医薬集団精細化工有限責任会社)を加え30分反応した後、検出は陰性である。
【0035】
方法b:3倍量の保護アミノ酸FMOC-AAと3倍量1-ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt、蘇州天馬医薬集団精細化学品有限責任会社)を可能な限り少量のDMFで溶解し、反応管に入れ、すぐに3倍量のN,N'-ジイソプロピルカルボジイミド(DIC)を加え30分反応させ、検出は陰性である。
【0036】
7、樹脂洗浄:DMF(10ml/g)で1回洗浄し、メタノール(10ml/g)で2回洗浄し、DMF(10ml/g)で2回洗浄する。
【0037】
8、2~6の操作を繰り返し、表1中のアミノ酸の側鎖修飾のないGLP-1ペプチド、または側鎖修飾のあるGLP-1ペプチドに示すように、右から左に順番対応のアミノ酸が結合される。K26またはK34で修飾された場合は、以下の9方法で合成する。
【0038】
9、K26および/またはK34[N-ε-(N-α-アルカン酸-L-γ-glutamyl)]の合成:10ml 2% ヒドリン水和物を加え30分反応させ、Fmoc-Lys(Dde)-OHの保護基Ddeを除去し、側鎖アミノを露出させ、DMFとメタノールで交互に6回洗浄し、ニンヒドリンで検出すると青色である。550 mgのFmoc-GLU-OTBU、250 mgのHOBTを秤量し、DMFで溶解し、0.3mlのDICを加え、均一に混合した後、反応器に入れてリジン側鎖アミノと1h反応させ、排出し、DMFで4回洗浄し、ニンヒドリンで検出すると無色である。反応器に5ml 20%ピペリジンDMF溶液を加え20分間反応させ、Fmoc-GLU-OTBUのアミノ保護集団Fmocを除去し、DMFとメタノールで交互に6回洗浄し、ニンヒドリンで検出すると青色である、300 mgのパルミチン酸、250mgのHOBTを秤量し、DMFで溶解し、0.3mlのDICを加え、均一に混合した後、反応器に入れて1h反応させ、排出し、DMFで4回洗浄し、ニンヒドリンで検出すると無色である;メタノールで2回洗浄して排出する。K26および/またはK34[N-ε-(N-α-アルカン酸)]の合成:K[N-ε-(アルカン酸)]を合成する必要がある場合、上記Fmoc-γ-Glu(tbu)-OH一の一連反応ステップを省略し、Dde-Lys(fmoc)でfmoc基を脱出した後、直接にアルカン酸基を結合する。2%ヒドリン水和物で30分間反応させて配列リジン保護基Ddeを除去し、ステップ8によってK26および/またはK34修飾残基を結合する。
【0039】
10、縮合されたポリペプチドをDMF(10ml/g)で2回洗浄し、DCM(10ml/g)で2回洗浄し、DMF(10ml/g)2回洗浄し、10分間排出する。ニンヒドリンで検出すると陰性である。
【0040】
11、ペプチド鎖の最後N端アミノ酸のFMOC保護基を脱出し、検出は陽性で、溶液を排出して用意する。
【0041】
12、以下の方法で樹脂を洗浄し、DMF(10ml/g)で2回洗浄し、メタノール(10ml/g)で2回洗浄し、DMF(10ml/g)で2回洗浄し、DCM(10ml/g)で2回洗浄し、10分間排出する。
【0042】
13、樹脂からポリペプチドを切断する:切断液(10ml/g)を用意し:TFA 94.5%(J.T.Baker Chemical Company);水2.5%、ethanedithiol(EDT, Sigma-Aldrich Chemistry)2.5%とtriisopropylsilane(TIS, Sigma-Aldrich Chemistry)1%を準備する。切断時間:120分であった。
【0043】
14、単量体ペプチド-PEGで修飾されたアナログペプチドに対して、上記の方法で合成された側鎖のない単量体ペプチドでポリペプチドC末端がアミドに切断された場合、Fmoc-PAL-PEG-PS樹脂を使用して両者の化学固相合成を行う。合成後、得られた側鎖保護基のポリペプチド樹脂を熱分解して、PEG修飾単量体ペプチドを取得し、PEG分子量が0.5~30KDである。
【0044】
15、乾燥と洗浄:ライセートを窒素で可能な限り乾燥し、エーテルで6回洗浄した後、室温で蒸発させて乾燥する。
【0045】
16、以下の方法HPLCでポリペプチドを精製し、同定して-20℃で暗所で保管する。
【0046】
二、単量体ペプチドの遺伝子組換え-化学修飾方法による調製:本明細書で保護されているいくつかの単量体ペプチドは上記の固相合成によって合成されるか、遺伝子組換えと化学修飾方法によって合成されることができ、G3とG9配列を例にすると:遺伝子組換え:遺伝子コード化能力のあるアロステリックG3単量体ペプチドまたは類似の1つまたは2つのコピー(G9ペプチド)のDNA配列をpMD-18プラスミドに挿入し、KPN IとEcoRI二重酵素で切断した後回収し、pET32aプラスミドについて同様に二重酵素で切断した後大きなセグメントを回収した。T4リガーゼの作用下で、標的ペプチド遺伝子セグメントとpET32aセグメントを接続して、融合発現ベクターpET32a/Trx-EK-G3を得、CaCl2法で構築したプラスミドベクターを発現宿主株BL21に形質転換した。0.5mM IPTGによって誘導および発現されてTRX-EK-G3単量体ペプチド融合タンパク質を形成し、融合タンパク質をNi-Sepharoseでクロマトグラフィー精製した後、エンテロキナーゼ切断によってTRX-EK(チオレドキシン-EK)を除去し、組換え単量体ペプチドをC18逆相カラムで精製し乾燥粉末に凍結乾燥した。側鎖リジン化学修飾:単量体ペプチド(単一26Lys構造のみ)凍結乾燥粉末(0.01mmol)を4℃の水(5ml)に溶解し、水酸化ナトリウム溶液でpHを12.5に2分間調整した後、NMP(5ml)とトリエチルアミン(20μl)を加え、温度を15℃に制御して1M酢酸溶液を加えpHを10.5に調整した。N-パルミトイル(またはオレオイル)-L-グルタミン酸-5-スクシンイミジルエステル-1-メチルエステル(0.012mmol)を加えた。2.5時間完全に反応させた後、水酸化ナトリウム溶液でpHを12.8に調整し、15℃で加水分解してメトキシ基を除去し、2時間反応させた後1M酢酸溶液でpHを6.8に調整した。上記の混合物をC4カラムで洗浄し、5%アセトニトリル-水溶液でNMPを除去した後、50%アセトニトリル-水溶液で溶出し、減圧下で回転しながら濃縮した後、RP-HPLCで精製し、純度が95%を超え、サンプルを凍結乾燥してパルミル化またはオレオイル化GLP-1アナログペプチド単量体固体を得た。
検査方法は以下の通りである:
【0047】
1、HPLCでポリペプチドを精製する:粗ペプチドを純水または少量のアセトニトリルで溶解し、以下の条件で精製する:高速液体クロマトグラフィー(分析タイプ;ソフトウェアClass-VP. Sevial System;日本SHIMADZU製)、Venusi MRC-ODS C18カラム(30×250mm、天津Bonna-Agela Technologies製)を使用した。移動相A液:0.1%トリフルオロ酢酸水溶液、移動相B液:0.1%トリフルオロ酢酸-99.9%アセトニトリル溶液(アセトニトリルFisher Scientific公司から購入)であった。流速:1.0ml/分、サンプル量30 μl、検出波長220 nmであった。溶出手順:0~5分:90% A液+10%B液;5~30分: 90% A液/ 10% B液→20% A液/80% B液であった。
【0048】
2、最後に精製した有効溶液を凍結乾燥機(凍結乾燥機Freezone Plus 6番号、L ABCONCO製)で凍結乾燥し、完成品を得た。
【0049】
3、同定:それぞれ少量の完成品ポリペプチドを秤量し、HPLCでその純度を分析する:カラム(4.6x150mm)であった。移動相A液:0.1%トリフルオロ酢酸水溶液、移動相B液:99.9%アセトニトリル-0.1%トリフルオロ酢酸溶液、流速:1.0ml/分、サンプル量10 μl、検出波長220 nm。溶出手順:0~5分:100% A液;5~30分:100% A液→20% A液/80% B液であった。測定した純度が95%を超える必要がある。具体的な方法は中国特許ZL201410612382.3を参照する。
【0050】
MS法によるポリペプチド分子量の同定: 適格な純度のポリペプチドを取り、水で溶解し、5%酢酸+8%アセトニトリル+87水を加えて溶解し、エレクトロスプレーイオン化質量分析によって分子量を測定し、具体的な方法は中国特許ZL201410612382.3を参照する。
【0051】
4、粉末状のポリペプチドを密封してパッケージに入れ、-20℃で暗所で保管する。
【0052】
二量体の形成:濃度1 mg/mlの上記の最終的に調製されたC端またはペプチド鎖内部にユニークなシステインを持つ単量体ペプチドを、pH=9.5の水溶液で溶解し、37℃で4時間保持して、100%ホモ二量体ペプチドを形成し、二量体ペプチドをSephadex G-25でクロマトグラフィーし分離し、同定した(2×60cm G-25クロマトグラフィーカラムと自然流速下で、二量体成分は第1のピークで、残りの不純物成分が第2のピークであった)。二量体ペプチドスルフヒドリル還元剤-メルカプトエタノールを使用せずに、ペプチドPAGE電気泳動または質量分析によって同定され、具体的な方法は中国特許ZL201410612382.3を参照する。
【0053】
GLP-1アナログペプチド単量体および二量体は本研究室と一部のペプチド委託商業会社によって合成され、発明者はHPLC純度、ESIまたはレーザー飛行質量分析およびシステイン酸化によってそれらの構造を確認した。本発明によって合成されたGLP-1アナログペプチド単量体およびホモ二量体ペプチドのアミノ酸配列は表1と表2に示される。
実施例2 本発明のGLP-1単量体およびホモ二量体(G2~9と2G2~9シリーズ)血糖降下効果の持続性:
【0054】
1、実験方法:広東省動物中心から正常なKMマウスを購入し、経口ブドウ糖負荷試験(OGTT)を行って薬物の血糖降下活性と持続性を確認するために使用される。未分化の空腹時血糖によると、雄の昆明マウス(5週齢)は複数群に分かれた(NaCl-PB群, Liraglutide群, 単量体G2-G9シリーズと二量体2G2~2G9シリーズ群)(n=6)。2回の14時間摂食-10時間絶食の適応期を経った後、KMマウスは10時間の絶食の後すぐに経口ブドウ糖負荷試験を受けた。同用量の単量体または二量体ペプチドを背中に皮下注射してから30分後、マウスに5%グルコース溶液を経口投与し、35分で尾の血糖値を正確に測定した。血糖値計と血糖値テストストリップは、Bayer Heath Care LLCの製品である。各群の平均血糖値を判定基準とした:各群のOGTTの平均血糖値がブランク対照群の平均血糖値よりも2回連続して高い場合、測定値を停止し、期間中のブランク対照群よりも低い血糖の持続時間は、薬物効果の持続時間であった。
【0055】
2、実験結果
2.1経口ブドウ糖負荷試験:単回投与、単回経口ブドウ糖投与後、0、10、20、40、60、および120分で血糖を測定するためにマウスの尾から血液を採取した。シングルショットOGTTの結果は、2G2または2G3群のグルコースピークが10分以内であるのに対し、NaCl-PB、Liraglutide、G2とG3群には高いピークがなく、二量体が吸収を大幅に遅らせたことを示した。時間の延長に伴い、2G2または2G3の血糖降下効果は単一のG2またはG3の血糖降下効果よりも強かったが、有意差はなかった(
図1)。
【0056】
同じ用量(1.126 nmol)の単回投与後、複数日のOGTTテストを数日間実施した後、単量体G2~9および二量体2G2~9の血糖降下期間の結果を表1および2に示した。平均血糖値を判断基準として、Liraglutide陽性薬の有効期間は3日、2G2シリーズは3~13日、2G3シリーズは14~17日、2G4シリーズは12~18日、2G5シリーズは3~8日間のみ維持され、2G6は16~19日維持され、2G7シリーズでは2~7日、2G8シリーズでは2~8日、および2G9シリーズの場合は4~5日で、各単量体群の期間は対応する二量体群の約1 / 2~1 / 4であった。このテストでは、G9と2G9シリーズは、C末端の延長により、血糖降下比活性が大幅に低下し、同じ用量で持続時間が短くなった。NaCl-PB群とLiraglutide群と比較すると、2G4、2G5、2G7と2G8シリーズ群のマウスの体重増加が顕著であった(P<0.05または0.01、0.001)(
図2)。比較の結果、2G3と2G6シリーズの二量体ペプチドの持続時間が長く、最大19日であった。2G3シリーズ中の2G3ペプチドは14日の持続血糖降下活性を示すだけでなく、最も明らかなのは体重持続減少も示し、さらに、Liraglutideを陽性対照薬として選択し、それらの配列の一貫性が最も高いため、2G3ペプチドを選択してインビボII型糖尿病(T2D)の治療および後続実験に使用する。
【0057】
【表1-1】
【表1-2】
【表1-3】
【表1-4】
【0058】
【表2-1】
【表2-2】
【表2-3】
注:表中の
26Lys[N-ε-(N-α-Palmitoyl-L-γ-glutamyl)]と
26Lys[N-ε-(N-α-oleoyl-L-γ-glutamyl)]は、側鎖εアミノがアルカン酸グルタミル[γ-Glu(N-α-アルカン酸基)]で修飾されたリジンを示し、
34Lys[N-ε-(N-α-Palmitoyl)]と
34Lys[N-ε-(N-α-oleoyl)]は、側鎖εアミノがアルカン酸基で修飾されたリジンを示し、PalmitoylとOleoylはそれぞれ16と18炭素のアルカン酸、PEG修飾単量体ペプチドC末端アミド基を示し、“”は二量体中の2つのシステイン間に形成されたジスルフィド結合を示し、表1、2中の“(G1ペプチド)、(G9ペプチド)、(G2ペプチド)、(G3ペプチド)、(2G1ペプチド)、(2G2ペプチド)、(2G3ペプチド)、(2G4ペプチド)、(2G5ペプチド)、(2G6ペプチド)、(2G7ペプチド)、(2G8ペプチド)”はこの配列ペプチドをこのシリーズ中の代表として選択して他の実験に使用し、これらの実験および図面中の名称に対応する。
実施例3 2型糖尿病モデルに対する二量体の治療効果
【0059】
一、2型糖尿病(T2D)マウスモデルの構築
C57Bl6/Jマウスを標準的な食餌でSPFレベル環境に置かれ、水を自由に摂取できる条件を設置した。すべての実験操作は実験動物の倫理および使用制度の指導原則に従って実施された。標準食で数日給餌した後、5週齢のC57B16/J雄のマウスをNaCl-PB、T2Dモデル対照群、Liraglutiade、低中高二量体ペプチド2G3または2G1群の6群に分かれた。NaCl-PB群はブランク対照、T2Dモデル対照群はT2Dモデル対照群であり、NaCl-PB溶液を注射した。T2Dモデル群に実験の終了まで60 kcal%の高脂肪食餌(D12492, 常州鼠一鼠二生物技術有限責任会社)を給餌し、ブランク対照群に実験の終了まで標準食を給餌した。糖尿病モデルの構築方法:高脂肪をマウスに4週間給餌した後、75 mg / kgストレプトゾトシン(STZ、Sigma Chemical Company、USA)を腹腔内注射し、3日後に50 mg / kgSTZを再注射し、3週間後血中グルコースが11mMを超えたマウスを糖尿病マウスとみなした。これらの群には高脂肪給餌に加えて35日間の治療研究が行われた。
【0060】
二、2型糖尿病の治療効果
1、ペプチドの溶解度:Aibアミノ酸を含まない単量体ペプチドは水に懸濁状態を示したが、それらで構成されるすべてのホモ二量体ペプチドは水に完全に溶解した、Aibアミノ酸を含む単量体ペプチドは水に完全に溶解し、それらによって形成されたペプチドは、水にわずかに溶けにくくなった。これらのペプチドの中で、C末端アミド化ペプチドはC末端COOHペプチドよりも不溶性であった。すべての二量体ペプチドをNaCl-PB(pH8.0)に溶解して高い溶解度を達成し、2G3または2G1ペプチドの異なる用量(低、中、高用量)をそれぞれNa2HPO4(pH8.0)緩衝生理食塩水(NaCl-PB)に溶解して動物注射を行った。単量体ペプチドを生理食塩水(pH 6.5)に溶解して注射した。
【0061】
2、投与濃度設定:予備実験では、1.126 nmolのリラグルチドがT2D糖尿病モデル(最大20 mMの血糖値)の食後血糖値を9-11mMに到達させることができることを示した。この臨界値では、陽性薬物リラグルチドとGLP-1二量体の効果と用量の関係が容易に観察された。ブドウ糖負荷試験では、正常な昆明マウスマウスの臀部に1.126 nmolのリラグルチドまたは単量体ペプチドまたは二量体化ペプチドの単回投与を皮下注射し、毎朝午前9時に血糖値を測定し秤量した。2G3二量体の構造はリラグルチドと類似しており、そのとき中国で購入可能な陽性薬はリラグルチドであったため、リラグルチドを陽性対照として選択し、同時にリラグルチドの投与方式(1日1回)を選択した。T2D治療研究中、すべてのT2Dモデルマウスの臀部に100μlの各用量を30分以内に皮下注射し、実験マウスの血糖値を5日ごとに測定し、測定全体を40分以内に完了した。二量体2G3または2G1ペプチドの高、中、低用量はそれぞれ3.378, 1.126, 0.375 nmol/100μLであり、陽性薬物リラグルチドの用量は1.126nmol/100μLであり(4.225 μg/100 μL、-20℃で保管し、製品番号:No.8-9695-03-201-1、ノボノルディスク、スイス)、35日間の実験が終了するまで1日1回注射した。
【0062】
3、T2D治療後の体重変化:投与前、T2Dモデル体重はNaCl-PB群よりも少なくとも2g高く、T2Dモデル群間で体重に有意差がなかった。モデル対照群と比較すると、Liraglutide群の第5、20、25、30、35日目に体重が急速に減少した(P<0.05)。各2G3ペプチド群の体重は用量依存的に減少し、H-2G3(高用量)群はLiraglutide群と類似していた(
図3)。2G1はU型二量体としてモデルマウス体重に有意な影響を与えず、H型二量体としての2G3とは有意に異なった。
【0063】
4、T2Dモデル治療における臓器重量への影響:T2D治療実験では、リラグルチドは心臓、腎臓、肝臓、脂肪組織などの体重減少を引き起こし、リラグルチドのより強力な食事調節のメカニズムを確認した。実験群2G3では体重が用量依存的に減少し、2G3高用量群はリラグルチド群と類似しているが、ある臓器、例えば左腎臓、右精巣および脂肪組織の重量が上昇した。2G3は肝臓と脾臓の重量を増加させた(表3)。Liraglutideまたは/およびNaCl-PBまたはT2Dモデル対照群と比較すると、各2G1群は肝臓、脾臓、脂肪組織の重量の有意な増加、または右精巣と膵臓の重量の減少を示した(P<0.05, 0.01または0.001)(表3を参照)。
【0064】
【表3-1】
【表3-2】
注:P<0.05*、0.0 1*、0.001;a、b、c、d、eはそれぞれNaCl-PB、モデル対照群、Liraglutide、L-、M-の用量群との比較を示した。
【0065】
5、T2D治療中の血糖降下効果:NaCl-PB群と比較すると、T2Dモデル群糖化ヘモグロビン(HbA1c)(P <0.01または0.001)およびFPG(P <0.001)を有意に低下し、T2Dモデルの調製が成功したことを示した。T2Dモデル対照群と比較すると、Liraglutide群の空腹HbA1c低下(-29%)(P<0.01)またはFPG低下(-50.2%)(P<0.01)が有意に低くなり、2G3群のHbA1c低下(-8、-23、-32% vs L-、M-、H-用量)(P<0.05または0.01)またはFPG値低下(-26.3、-46.9、-47.3%)(P<0.01)が用量依存的に減少した。動的PPG変化結果(
図4)によると、T2D群は投与前のPPGに有意差がなかった。Liraglutideまたは2G3ペプチドを注射した後、Liraglutide群のPPGレベルが明らかに低下し、血糖持続低下作用を維持し、投与回数が多ければ効果が良好であった。2G3群のPPG値が用量依存的に低下し、M-2G3群の血糖変化がLiraglutide群と類似した。35日のT2D治療試験では、Liraglutide群と比較すると、H-2G3群は第5日目と第25日目のPPGレベルが低く(P<0.001)、L-2G3群は第10~35日目のPPGレベルがLiraglutide群(P<0.05、0.01または0.001)よりも有意に高かった。第10、20、25日目のM-2G3群と第15、20日目のH-2G3群のPPGレベルはいずれもL-2G3群(P<0.05または0.01)よりも低かった。PPGまたはFPG、HbA1cはT2D治療において同様の変化をもたらした。2G1はT2DMモデルに血糖降下効果を及ぼしなかった。
【0066】
6、T2D治療中の血液生化学的指標検出:T2D治療実験では、血液生化学的指標が大幅に変化し(表4)、モデル対照群(0.625±0.23 ng/ml)とLiraglutide群(0.595±0.21 ng/ml)の空腹インスリンレベルがNaCl-PB群(1.411±3.01 ng/ml)よりもはるかに低かった。2G3群の空腹インスリンが用量依存的に増加し(0.626±0.23、1.141±0.66、1.568±1.79 ng/ml)、M-またはH-2G3群のインスリン含有量が2.38倍増加し、モデル対照群、Liraglutide群とL-2G3群(P<0.05)よりも有意に高かった。L-またはH-2G3群の血小板がNaCl-PB群または/およびモデル対照群、Liraglutide群(P<0.05または0.01)よりも有意に多かった。H-2G3群Hb値がNaCl-PB群(P<0.05)よりも低かったが、RBCとWBCに影響を及ぼしなかった。2G3群のアラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)またはアルカリホスファターゼ(ALP)は用量依存的に低下したが、ALPはLiraglutide群(P<0.01または0.001)よりも有意に高かった。M-またはH-2G3群のALPまたは/およびALTレベルはいずれもNaCl-PB群(P<0.05または0.01)よりも低く、H-2D3群のASTまたはALTはモデル対照群(P<0.05)よりも低かった。NaCl-PB群と比較すると、T2D群のアルブミンが有意に低下した(P<0.001)、2G3で用量依存的に増加した。T2Dモデル群の総コレステロール、高密度リポタンパク質または低密度リポタンパク質コレステロールがNaCl-PB群よりも有意に増加した(P<0.001)。Liraglutide群と比較すると、各2G3群の総コレステロール(P<0.001または0.05)と高密度リポタンパク質コレステロール(HDL-C)はいずれも有意に増加した(P<0.05)。Liraglutide群とH-2G3群の総コレステロールまたはトリグリセリドがいずれもモデル対照群よりも有意に低かった(P<0.05)。NaCl-PB群と比較すると、モデル対照群、M-2G3群とH-2G3群のアミラーゼが有意に増加した(P<0.05または0.01)。
【0067】
2G1群のインスリンは用量依存的に低下した(P>0.05)。L-2G1群のALTレベルがNaCl-PB群とLiraglutide群よりも高く、M-2G1群のALTがモデル対照群とL-2G1群よりも低かった(P<0.05または0.01)。M-2G1群のASTがL-2G1群よりも有意に低く(P<0.05)、H-2G1群のASTがM-2G1群よりも有意に高かった(P<0.05)。NaCl-PBまたはL-2G1群と比較すると、M-2G1群のALPレベルが比較的に低かった(P<0.05)。2G1群のアルブミンは用量依存的に低下し(P<0.0 5、0.0 1または0.001)、モデル対照群アルブミンはNaCl-PB群よりも有意に低かった(P<0.0 5)。2G1群の血清クレアチニンがNaCl-PBまたはLiraglutide群よりも低く、用量依存的に低下した(P<0.0 5、0.0 1または0.001)。2G1群の総コレステロール(T-CHO)またはHDL-CHOは用量依存的に低下したが、Liraglutideまたは2G1群T-CHOまたは/およびHDL-CHO、LDL-CHOレベルがNaCl-PB群よりも有意に高かった(P<0.0 1または0.001)。L-とM-2G1群のT-CHOとHDL-C-CHOレベルがLiraglutide群よりも有意に高かった(P<0.0 5または0.0 1)、2G3と同様であり、2G1はHDL合成を有意に促進した。H-2G1群のHDL-CHOがモデル対照群よりも有意に低かった(P<0.05)。各群間のトリグリセリド(TG)に有意差がなかった。興味深いことに、NaCl-PB群と比較すると、2G1群のアミラーゼが用量依存的に低下し(P<0.05または0.01)、膵臓外分泌細胞に対して有意な保護作用を示した(表4を参照)。
【0068】
【表4-1】
【表4-2】
注:P<0.05*、0.01*、0.001;a、b、c、d、eはそれぞれモデル対照群、Liraglutide、L-、M-、H-の用量群との比較を示した。
実施例4 T2Dモデル治療における二量体の病理学的検出:
【0069】
1、H-E染色:T2Dモデル膵臓腺房はまばらで、明らかな核濃縮と多くの病理学的液胞が見られた。モデル対照群膵島細胞は、変形し、萎縮し、核濃縮した。Liraglutide群は強い好酸球染色を示し、細胞間空間が大きくなった。 2G3または2G1ペプチド群の腺房細胞は密集しており、NaCl-PB群と比較すると、腺房細胞には病理学的な空の大砲はなかった(
図5)。
【0070】
2、Ki 67タンパク質蛍光染色:抗Ki 67抗体で染色して、T2Dモデル膵臓組織におけるKi 67タンパク質の分布と位置を観察した。NaCl-PB群では、散在する陽性腺房細胞が、膵島の周囲または腺管上皮および腺管近くの腺房細胞に見られた。モデル対照群は、膵島および外分泌細胞の周囲に、腺房細胞および腺房細胞などの多くの陽性腺房細胞を有していた。Liraglutide群では、小葉腺房細胞は散在する陽性分布を示し、膵島の陽性細胞は少なく、腺管上皮細胞は陽性に染色されなかった。Liraglutide群のKi 67タンパク質がNaCl-PB群またはモデル対照群よりも有意に高かった(P<0.05)。2G3群のKi 67は用量依存的に増加した。NaCl-PB群と比較すると、L-またはH-2G3群が有意に増加し(P<0.05)、L-2G3群とLiraglutide群間に有意差があり(P<0.001)、2G3は膵臓または膵島細胞の増殖を促進したことを示した(
図6)。
【0071】
モデル対照群、Liraglutide群、H-2G1群がNaCl-PB群よりも有意に高かった(P<0.05または0.01)。Liraglutide群、H-2G1群がモデル対照群またはM-2G1群と比較すると、有意差があり(P<0.05)、M-2G1群のKi 67発現がLiraglutide群よりも低かった(P<0.01)。これらは2G1が膵臓細胞の増殖を有意に促進したことを示した(
図7)。
【0072】
3、TUNEL染色:モデル対照群では、小葉腺房および管上皮に多数の陽性細胞が見られ、膵臓組織に散在する膵島およびいくつかの陽性細胞が見られた。Liraglutide群では、小葉腺房に明らかな陽性細胞があり、膵島に陽性細胞が散在していたが、陽性管細胞はないか、または少なかった。2G1群では、陽性の小葉細胞はほとんどないか散在しており、管細胞はほとんどないか陽性ではなかった。2G1群のTUNEL陽性率は用量依存的に低下した。Liraglutide群、M-2G1群とH-2G1群がNaCl-PBとモデル対照群よりも有意に低かった(P<0.05、0.01または0.001)。H-2G1群のTUNEL陽性率がLiraglutide群とM-2G1群よりも低かった(P<0.01)(
図8)。これは、2G1ペプチドが膵臓細胞のアポトーシスを有意に保護することを示した。各2G3群はTUNEL陽性変化を示しなかった。
実施例5 グルカゴンアナログペプチド-1受容体(GLP-1R)分析
【0073】
1、免疫組織化学的(IHC)染色:2G3群のGLP-1Rは用量依存的に増加した。モデル対照群と比較すると、Liraglutide群と2G3群が有意に増加した(P<0.05と0.01)。H-2G3群のGLP-1R発現がLiraglutide群よりも有意に高く、モデル対照群のGLP-1R発現がNaCl-PB群よりも低かった(P<0.0 5)(
図9)。
【0074】
2、Western blot分析:モデル対照群と比較すると、Liraglutide群、L-2G2群またはH-2G3群が有意に増加した(P<0.05)。モデル対照群のGLP-1R発現がNaCl-PB群よりも低かった(P<0.05)(
図10)。
実施例6 インスリン免疫組織化学的分析
【0075】
抗インスリン抗体を使用して、T2D膵島におけるインスリンの分布と位置を観察した(
図11)。モデル対照群と2G3群膵島のインスリン発現がいずれもNaCl-PB群よりも低かった(P<0.05)。2G3群のインスリン染色強度と膵島数がいずれも用量依存的に増加した(P<0.05または0.01)。
【0076】
結論:上記の実施例から以下の結論を得た。薬物効果の持続時間に基づく分類は、長時間作用型と短時間作用型の分子シグネチャーを明確に区別した。明らかに、本発明のホモ二量体2G3と2G6シリーズは最も長時間作用する分子に属し、2G3ペプチドに代表される二量体ペプチドは、GLP-1Rに結合してインスリン合成を誘導し、T2Dモデルで血糖低下作用を果たし、各試験で高活性GLP-1ホモ二量体の生物学的効果を評価した。これらの研究によると、二量体配列は最も長く続く血糖低下効果および体重減少および臓器毒性などの副作用の低下などの点で、げっ歯類モデルにおけるT2Dの最も有望な用途を示した。
【0077】
構造-活性の関係から分かるように、アミノイソ酪酸Aibを含まない二量体は水への溶解性が最も高く、Aibアミノ酸構造を有する二量体はC末端アミド化構造があっても水への溶解性が低く、活性を長く維持できるのはわずかであった。これらの特性から分かるように、2G3ペプチドでは、8Ala配列を含むN-末端構造部分が二量体中の対称26K-グルタミル脂肪酸鎖によって被覆され、親水性ポリペプチド鎖に囲まれた疎水性基のコアを形成する可能性があり、DPP 4によって容易に加水分解されず、より長い効果を維持した。Aibアミノ酸を含む配列はC末端アミド化構造があっても、そのAibとアミド化が露出し、水への溶解性が低くなる可能性があり、AibはDDP 4の基質ではないため、長い活性を維持できる。アミノイソ酪酸(Aib)とβ-AlaはL-α-AlaまたはGlyに類似しており、β-Aibとβ-Alaはヒトピリミジンヌクレオチドの正常な代謝物であり、ヒトでの忍容性が高く、これらの化合物の毒性応答が低いはずであるため、本発明ではこれらのアミノ酸で置換して血糖降下活性を有意に延長する。
【0078】
正常なマウス血糖降下効果では、単一のOGTT実験の結果は、二量体が血液にゆっくりと吸収されることによって、より長い血糖降下効果を生み出すことを示した。複数回のOGTT実験結果から分かるように、長い持続時間効果はポリペプチド第8位アミノ酸、二量体中ジスルフィド結合位置、対称26Lys脂肪酸修飾とC端アミド化に関係あって、同じ分子内の複数の部位のLys修飾には関係なかった。表2から分かるように、長い活性構造が8Aib、18Cys-Cysジスルフィド結合、対称オレオイル-L-γ-グルタミル基-26LysとC末端アミド化を含む。これらの修飾は以下の特徴を有する。(1)αまたはβ-Aibまたはβ-Ala→8Ala置換はより長い活性を生み出し、その内にα-Aib置換の効果が最もよく;(2)他の脂肪酸修飾と比較すると、モノオレオイル-L-γ-グルタミル基-26Lysが最良の結果を達成した;(3)C末端アミド化が活性を有意に延長した;(4)二量体分子中の第18位ジスルフィド結合構造が最良の活性を示した;(5)PEG修飾が半減期を延長する同時に、比活性を大幅に短縮した(mgあたりの血糖降下持続時間);(6)単量体ペプチド活性が対応の二量体の1/2~1/4であった。
【0079】
T2D治療実験では、2G3群のHbA1c低下(-8、-23、-32%)またはFPG値低下(-26.3、-46.9、-47.3%)とLiraglutide空腹HbA1c低下(-29%)またはFPG 低下(-50.2%)がいずれも有意な血糖降下効果があり、これは同じモル濃度の2G3ペプチドとLiraglutideはPPGまたはFPG、HbA1cに対して同様の低下作用を果たしたことを示した。
【0080】
2G3群の体重は用量依存的に低下し、H-2G3群とLiraglutide群が同様の体重または脂肪組織の重量曲線を示し、食餌と脂肪代謝への影響がLiraglutideよりも少なかったことを提示した。T2D動物を準備する際の飲用水または食物中の統計データによっても確認されたが、ある臓器、例えば左腎臓、右精巣および脂肪組織の重量が増加したが、この二量体がリラグルチドと比較すると、食餌と脂肪代謝への影響が少ないことを示した。2G3は肝臓を重くし、アラニンアミノトランスフェラーゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼおよびアルカリホスファターゼが用量依存的に低下し、薬物が肝臓と心臓に強い保護作用を持つことを示したが、2G3のアルカリホスファターゼレベルがリラグルチドよりも高く、より強い肝臓刺激を示した。血小板数と脾臓重量の増加は、2G3が止血効果を高めてT2Dモデル血管壁の完全性を保護できることを示した。2G3群中のアルブミンが用量依存的に増加し、リラグルチドと同様に、アルブミンに結合することによって輸送される可能性があることを示した。しかしながら,正常なNaCl-PB群と比較すると、すべてのT2Dモデル群のアルブミンが有意に減少し、高血糖によって引き起こされる高血圧、高脂血症、高血糖と、STZによって引き起こされるアルブミンの相対的な減少を示した。2G3はより多くの総コレステロール、低密度リポタンパク質コレステロールを誘導し、高密度リポタンパク質コレステロールはコレステロールの合成を増加できる。リラグルチド群と比較すると、2G3の低用量と中用量群の総コレステロールがより高く、中用量と高用量群の高密度リポタンパク質がより高く、2G3は高密度リポタンパク質の増加によりコレステロールの逆行性コレステロールを促進したことを示した。2G3の中用量と高用量群における膵臓肥大およびアミラーゼの有意な増加は、2G3は膵臓外分泌機能に一定の促進作用を有することを示した。2G3は腎臓、肺機能および白血球、赤血球、ヘモグロビン、クレアチニン、トリグリセリドに影響を与えなかった。
【0081】
2G1群では肝臓、脾臓の重量が有意に増加し、アラニンアミノトランスフェラーゼおよびアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼも増加し、アルカリホスファターゼおよびアルブミンレベルが低下し、それが響肝臓と脾臓機能に有意な影響を及ぼすことを示した。
【0082】
2G3によるT2D治療実験では、正常なマウス(HbA1c 7.3±2.45mMとFPG 5.171±4.24mM)に正常なインスリンレベルを誘導し(1.411±3.01ng/ml)、T2D対照鼠(HbA1c 20±5.03mMとFPG 14.149±5.95mM)にインスリン値を誘導し(0.625±0.23ng/ml)、しかしながら、Liraglutide群(HbA1c 14.2±2.20mMとFPG 7.042±1.63mM)にインスリンを誘導し(0.595±0.21ng/ml)、これは、T2Dがインスリン誘導耐性が有意に増加し、同時にLiraglutideは食餌を抑制するため、低いインスリンレベルを誘導した。2G3群のインスリン含有量(0.626±0.23、1.141±0.66、1.568±1.79ng/ml)は用量依存的に増加し、これらのインスリン値はLiraglutide群のパーセント増加量(+5.2、+91.8、+163.5%)に対応し、2G3はLiraglutideよりもインスリンレベルを強く誘導し、2G3はより良好な血糖降下効果を有することを示した。インスリン分泌量から血糖降下効果を評価すると、L-2G3群はLiraglutide群と生物学的同等であり、M-とH-2G3群の血糖降下効果は2倍以上であると推定されるが、M-2G3群は実際にLiraglutide群と同様の血糖降下効果を有し、血糖レベルが正常値に低下した場合、より高い用量であっても、2G3はより大きな血糖降下効果を誘導できず、低血糖を誘発する可能性がある。本実験では、8倍と68倍の低用量の2G3の使用は、投与後3時間内に13時間飢餓状態の昆明マウス(n=6)のいずれにも低血糖効果を誘発することなく、これらの二量体ペプチドは低血糖を誘発することがないことを示した。
【0083】
H-E染色結果によると、NaCl-PB群と比較すると、2G3または2G1は、より多くの膵臓腺房細胞を引き起こす可能性があり、病理学的液胞なし、まばらな腺房、複数の病理学的液胞、膵島細胞の変形、萎縮または核濃縮など、T2Dモデルによって引き起こされる病理学的損傷を救うことができ。2G3誘導Ki 67は用量依存的に増加し、2G3は膵臓細胞増殖を促進することを示した。2G1群のKi 67タンパク質発現がLiraglutide群よりも有意に高く、M-2G1群のKi 67発現がLiraglutide群よりも低く、2G1群の膵臓細胞増殖能力がLiraglutide群よりも低いことを示した。TUNEL染色によると、2G1群のTUNEL陽性率は用量依存的に低下し、H-2G1群のTUNEL陽性率がLiraglutide群とM-2G1群よりも低く、2G1が腺房や脈管などの膵臓細胞をSTZ毒性または病理学的損傷から明らかに保護できることを示した。2G3はGLP-1R発現の増加を有意に誘導し、インスリン染色強度と膵島数はいずれも用量依存的に増加し、2G3の血糖降下効果はGLP-1Rを仲介し、インスリン放出が増加し膵島数が増加したことを示した。
【0084】
本発明の単量体または二量体ペプチドはGLP-1Rに結合することによってより多くのインスリン放出を誘導し、異なる血糖降下または膵臓保護作用をもたらすと結論付けた。
【0085】
以上のように、前記実施例は本発明のいくつかの実施形態を具体的かつ詳細に示したが、本発明の範囲を限定するものではない。当業者は、本発明の概念から逸脱することなく加えた様々な変更や改善は、すべて本発明の保護範囲に含まれることに留意されたい。したがって、本発明の保護範囲は添付の特許請求の範囲に従うべきである。
【国際調査報告】