[发明专利]胰岛素类似物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求美国临时专利申请61/139,221(2008年12月19日申请)的优先权，将其全部公开内容明确地结合到本文中作为参考。

背景

胰岛素是神奇的肽激素。在几乎所有形式的糖尿病中，它显示了无与伦比的降低葡萄糖的能力。令人遗憾的是，它的药理学不是葡萄糖敏感性的，并因此它能够过度起作用，导致危急生命的血糖过低症。矛盾的药理学是胰岛素疗法的特点，这种特点使得血糖正常而不出现血糖过低症是极其困难的。此外，天然的胰岛素是短时期作用的胰岛素，并且要求修饰，以便使其适合用于控制基础葡萄糖。胰岛素疗法的一个中心目标是设计能够提供一天一次定时作用的胰岛素制剂。延长胰岛素剂量的作用时间可以通过降低胰岛素在注射位点的溶解度来实现。

有三种被证实的和独特的分子方法来降低溶解度，它们包括：(1)用锌使胰岛素的制剂成为不能溶解的悬浮液，(2)通过加入阳离子型氨基酸，使它的等电点提高至生理pH值，(3)共价修饰，以便提供能够降低溶解度并结合白蛋白的疏水性配体。所有这些方法受到固有可变性的限制，这些可变性随着在注射位点出现沉淀，随后再溶解，并且以活性激素形式输送至血液而发生。

前体药物化学提供了另一种机理，这种机理可以在从给药位点廓清并以高度限定浓度在血浆中平衡之后，精确控制胰岛素作用的起始和持续时间。相对于目前长效胰岛素类似物和制剂，这种方法的主要优点是：胰岛素储存处不是发生注射的皮下脂肪组织，而是血液隔室。这种方法消除了沉淀和溶解中的可变性。它还能够通过非皮下注射途径来给予该肽激素。为了构成成功的前体药物-激素，需要活性位点结构地址，可以形成前体药物结构单元的可逆性连接的基础。该结构地址需要提供两个关键特征：(1)选择性化学修饰的潜力，和(2)在天然形式中，一旦除去前体药物结构单元，能够提供全活性。

胰岛素是两个链的杂二聚体，其是通过酶催过程、由低效价单链前胰岛素前体生物合成获得的。人胰岛素由两个肽链(“A链”(SEQ ID NO∶1)和“B链”(SEQ ID NO∶2))组成，它们通过二硫键结合在一起，并且总共具有51个氨基酸。B-链的C端区域和A-链的两个末端以三维结构形式结合，组装成与胰岛素受体结合的高亲合性位点。天然胰岛素结构在活性位点残基处具有限定的独特化学元素，可以用于选择性地组装酰胺连接的前体药物单元。可以被修饰从而提供连接前体药物单元的元素的两个位点包括：天然A链的19位的酪氨酸残基(“A19酪氨酸”)和天然B链的24位的苯丙氨酸残基(“B24苯丙氨酸”)。这两个氨基酸是胰岛素作用的中心重要环节。然而，这两个氨基酸还证实在可以引入的并且还保持全效价的结构改变的类型方面具有高度限制性。

正如本文所公开的那样，本申请人发现了全效价的胰岛素类似物，其在A19位被修饰，并且可以潜在地用于组装胰岛素前体药物衍生物。

概述

按照一个实施方案，提供了全效价胰岛素类似物，其中在不损失效价的情况下在胰岛素的活性位点内将一个氨基插入到肽中。更尤其是，在不损失胰岛素肽的效价的情况下，在天然酪氨酸的A链19位的位置处选择性地插入4-氨基苯丙氨酸的氨基酸部分。随后用特异性二肽将这种活性位点氨基化学酰胺化，可以显著地减小活性，并且充当合适的前体药物。

按照一个实施方案，提供了胰岛素类似物，其中胰岛素肽的A链包括序列GIVEQCCX₁SICSLYQLENX₂CX₃(SEQ ID NO∶3)，B链包括序列X₄LCGX₅X₆LVEALYLVCG ERGFF(SEQ ID NO∶4)，其中

X₁选自苏氨酸和组氨酸；

X₂是下列通用结构的氨基酸

,

其中R₄是-NH₂或OCH₃；

X₃是天门冬酰胺或甘氨酸；

X₄选自组氨酸和苏氨酸；

X₅选自丙氨酸、甘氨酸和丝氨酸；

X₆选自组氨酸，天门冬氨酸，谷氨酸，高磺基丙氨酸和磺基丙氨酸。在进一步实施方案中，B链包括序列X₁₁VNQX₄LCGX₅X₆LVEALYLVCGERGFFYTX₉ X₁₀(SEQ ID NO: 5)，其中