CN101899099A - 一种x4多肽合成产物及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种4拷贝分支肽及其应用。该分支肽的结构通式为(X_A-X_B-X_C-X_D-X_E-X₁)₄＞(K-X₂)₂＞K-X₃，该分支肽在动物试验中显示出抑制肿瘤生长和免疫增强作用，具有开发成为临床抗肿瘤、抗病毒和抗感染的药物及免疫增强剂的潜力。

Description

一种X4多肽合成产物及其应用

技术领域

本发明涉及生物医药领域中多肽药物的开发，具体涉及到设计和制备2拷贝分支肽在临床上具有成为抗肿瘤、抗病毒、抗感染的药物及免疫增强剂的潜力。

背景技术

生物体的遗传基因被存储在多聚核苷酸链上，遗传基因编码着执行生物学功能的蛋白质。生物体内的蛋白质多种多样，它们行使着各种生物学功能维持生命活动。蛋白质的种类虽然多不胜举，但它们基本上都是由20个自然界存在的天然氨基酸组成。由于氨基酸的组成和排列顺序的差异导致了蛋白质的千差万别。一般来说，含有50个以上氨基酸的分子被称为蛋白质，般超过10个氨基酸的肽链被称为多肽，少于10个氨基酸的肽链被称做寡肽。目前发现最小的功能小肽只有2个氨基酸，通常较为常见的是4个以上的功能小肽。

由于人类基因组计划的完成和人类蛋白组计划的开展，将会有越来越多的蛋白质功能片段被发现并被作为药物应用到生物医药领域中来。蛋白质的功能片段通常是指被发现具备某种特定生物学功能的直链多肽片段，它们通常是几十个至两个氨基酸组成的肽类片段，被鉴定和发现的蛋白质功能片段可通过人工合成的途径制备。现已开发并在临床上得到应用的多肽药物有催产素、胸腺肽α1和脑神经肽等，有在天然肽链的基础上进行人工改构制备成为用于治疗消化道出血和肢端肥大症的多肽药物“奥曲肽”和抗凝血作用的“水蛭肽”等。蛋白质中的功能片段常常能筛选到含有几十个或小到只有二个氨基酸组成的多肽片段，它们为人工合成多肽功能片段并将它们投入应用奠定了基础。

在蛋白质、多肽或寡肽中，单一氨基酸的缺失、增加或被替换；氨基端(N端)或羧基端(C端)被封闭；序列中或游离端被化学基团修饰都会使得蛋白质、多肽或寡肽原有的生物活性发生不可预知的改变。设计、筛选和发现具有新的功能肽段或寻找高效肽段是药物开发的一个重要环节。

本发明涉及设计和制备的4拷贝RKDVY分支肽比RKDVY寡肽明显提高了其增强免疫功能及抑制肿瘤生长的活性，具有开发成为临床用抗肿瘤、抗病毒、抗感染的药物及免疫增强剂的潜力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种4拷贝分支肽及其在抗肿瘤生、抗病毒、抗感染药物及免疫增强剂上的应用，所要解决的技术问题是使该4拷贝分支肽不仅保留功能寡肽的生物学活性而且显著提高其生物学活性。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本发明提出一种4拷贝分支肽，是将具有该氨基酸序列特征组成的寡肽片段通过具有2个活化氨基可供进行氨基酸加成缩合反应的赖氨酸(Lys，用＞K-表示)连接的桥梁制备成4拷贝分支肽，其结构通式分别为(X_A-X_B-X_C-X_D-X_E-X₁)₄＞(K-X₂)₂＞K-X₃，其中，X_A和X_B所代表的碱性氨基酸可以是组氨酸(His，H)、赖氨酸(Lys，K)或精氨酸(Arg，R)；X_C所代表的酸性氨基酸可以是天冬氨酸(Asp，D)或谷氨酸(Glu，E)；X_D代表的非极性脂肪族氨基酸可以是甘氨酸(Gly，G)、丙氨酸(Ala，A)、缬氨酸(Val、V)、亮氨酸(Leu，L)、异亮氨酸(Ile，I)或蛋氨酸(Met，M)；X_E代表芳香族氨基酸可以是色氨酸(Trp，W)、酪氨酸(Tyr，Y)或苯丙氨酸(Phe，F)。

K为具有2个活化氨基可供进行氨基酸加成缩合反应的赖氨酸用＞K-表示；X₁、X₂和X₃分别代表由0-10个任意氨基酸所构成的氨基酸序列，X₁、X₂和X₃的氨基酸序列及组成可以相同，也可以互不相同。

形成的4拷贝分支肽的结构通式为：

根据本发明提出的4拷贝分支肽(X_A-X_B-X_C-X_D-X_E-X₁)₄＞(K-X₂)₂＞K-X₃设计通式制备出来的(RKDVY)₄＞K₂＞K-G在动物实验中具显著的抑制肿瘤生长的作用和抗病毒、抗感染及免疫增强的作用。

按照本发明设计通式制备出来的4拷贝分支肽(RKDVY)₄＞K₂＞K-G克服了直链寡肽RKDVY进入体内易被降解的缺点，不仅保持了RKDVY片段的免疫增强活性和抗肿瘤作用，而且与RKDVY寡肽相比显著提高了其生物学活性。按照此方式制备的活性多肽开发成为药物在体内的最终降解产物为游离氨基酸，可被机体直接吸收，没有明显的药物残留和毒副作用，作为药物具有良好的安全性，在临床应用上具有开发潜力。

具体实施方式

本发明给出一个4拷贝分支肽的结构通式(X_A-X_B-X_C-X_D-X_E-X₁)₄＞(K-X₂)₂＞K-X₃，如：

具体给出一个4拷贝分支肽的结构为：(RKDVY)₄＞K₂＞K-G，经过试验证明该多肽具有提升免疫力和抑制肿瘤生长的作用，其结构如：

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合实施例对依据本发明提出的4拷贝分支肽(RKDVY)₄＞K₂＞K-G的设计方式、具体应用、实施方式、特征及其功效做以下说明。

1963年美国科学家R.B.Merrifield发明创立了将目的肽的羧基端氨基酸的羧基端(C端)固定在不溶性树脂上，树脂上结合的氨基酸的氨基端(N端)与有待连接的氨基酸的羧基端进行缩合反应达到延长肽链的固相合成法。多肽合成的顺序是从多肽的羧基端(C端)开始逐个氨基酸缩合连接向肽段的氨基端(N端)方向不断延伸。当进行氨基酸的羧基接合反应时要将其氨基和侧链基团保护起来避免发生反应，目前常用的有叔丁氧羰基(Boc)保护法和芴甲氧羰基(Fmoc)保护法，因此每连接上一个氨基酸就要经历一次以结合在固相载体上的氨基酸作为氨基的脱保护基并同过量的下一个有待连接的氨基酸的活化羧基发生缩合反应延长肽链。通过这样的步骤反复地多次地进行下去，即达到缩合->洗涤->去保护->中和和洗涤->下一轮缩合(再接上一个氨基酸)，直至达到所需要合成的肽链长度。

多肽合成反应完成后采用TFA法将多肽从固相树脂上裂解下来，经过高效液相色谱(HPLC)C18反相色谱层析分离柱分离纯化后最终得到合成产物。基于以上的原理，多肽合成可以是手工操作合成，也可以采用多肽合成仪经过输入合成序列和程序自动化合成取得。如今固相法已成为多肽和蛋白质合成中的一个常用技术。

这里需要说明的是4拷贝分支肽片段的合成方式是通过在赖氨酸上的2个活化氨基上同时进行氨基酸的缩合反应，并在以后的氨基酸加成缩合反应中同时得到延伸达到同时合成多拷贝分支肽的目的。在合成直链多肽的过程中使用的是只有一个活化氨基的赖氨酸，其另一个氨基被保护起来所以不能发生缩合反应。当我们需要合成多拷贝肽段时，选用两个氨基均被活化可进行缩合反应的赖氨酸可以缩合连接上2个氨基酸，本文中用＞K-表示。如果被连接上的是2个赖氨酸(＞K-)再继续往下合成就可延伸出四个分支氨基酸链，得到4拷贝分支肽分子。

多肽分子是一类具有生物活性的分子，它们的氨基酸序列和结构决定了它们的生物学作用。多肽合成目前成为常用技术并已有商业化的服务公司可根据客户的需求提供合成产物。关于多肽合成及纯化的具体细节和原理我们在此不再累叙，请参见由盛树力主编，科学技术文献出版社(1998年)出版的“多肽激素的当代理论和应用”一书。本发明合成制备分支肽的方式可参照以上固相合成方式但并不局限于此方式。

实施例一

胸腺位于哺乳动物胸腔内前壁呈左右两叶是体内重要的免疫器官，已经发现胸腺产生的胸腺素具有免疫调节作用。胸腺提取液能使免疫缺陷病人的T细胞功能得到恢复。胸腺五肽(Arg-Lys-Asp-Val-Tyr，RKDVY)是一个源于胸腺的免疫活性分子，它具有诱导和促进T淋巴细胞及其亚群分化、成熟和活化的功能，能增加T细胞在各种抗原或致有丝分裂原激活后各种淋巴因子(如：α、γ干扰素、白介素2和白介素3)的分泌，同时通过对T辅助细胞的激活作用来增强淋巴细胞反应。胸腺五肽具有调节和增强机体细胞免疫功能的作用。

按照本发明所述，采用有机化学Fmoc保护的氨基酸固相合成法在多肽自动合成仪(ABI433A型)上自多肽的羧基端(C)向氨基端(N)合成，反应完成后得到的肽树脂采用TEA法将多肽从树脂上裂解下来。采用Waters高效液相色谱C18反相色谱分离柱分离纯化，收集流出峰溶液，经过冷冻干燥得到白色絮状多肽产物。

本实施例通过人工固相合成的方式得到胸腺五肽RKDVY和4拷贝分支肽(RKDVY)₄＞K₂＞K-G，合成肽产物经高效液相色谱(HPLC)C18柱以流动相TEA/乙晴系统分离纯化可得到纯度＞95.0％的合成产物。

检测本发明分支肽的抑瘤作用

1.试验目的：

评价4拷贝分支肽(RKDVY)₄＞K₂＞K-G对S180肉瘤昆明小鼠移植瘤生长的影响。

实验动物：昆明小鼠，SPF级，4-6周龄，体重15-20g，雌性，每组10只。

2.实验方法及药物处理：

无菌条件下，取2只荷S180肉瘤的昆明小鼠的腹水大约6ml，用无菌生理盐水以1∶5的比例稀释，瘤细胞浓度约为1，5×10⁷个/ml，给予小鼠右前肢腋部皮下接种0.2ml。接种的瘤细胞数约为3.0×10⁶个/只。小鼠接种肿瘤细胞后，称量小鼠体重，按体重分级，随机分组，接种肿瘤24h后给药。

试验组设置：

空白对照组：生理盐水             200ul/次，

阳性对照组：胸腺五肽RKDVY        2mg/kg，

试验组：    (RKDVY)₄＞K₂＞K-G    2mg/kg，

各组动物隔日腹腔注射给药，分别于接种肿瘤后的第1天、第5天、第7天、第9天、第11天给药。每隔一天称小鼠体重、用游标卡尺测量肿瘤长短径，计算肿瘤体积。给药12天后结束给药，颈部脱臼处死动物，剥离取出瘤块称重，依据瘤块重量和测量体积评价药物疗效。

3.试验结果：

试验结果显示4拷贝分支肽(RKDVY)₄＞K₂＞K-G和胸腺五肽RKDVY寡肽均显示对昆明小鼠肉瘤S180移植瘤的生长产生抑制作用。在给予同等剂量的条件下，4拷贝分支肽(RKDVY)₄＞K₂＞K-G的抑瘤效果要明显优于胸腺五肽RKDVY寡肽。按照瘤重得出的抑制率分别为45.6％和20.6％；按照瘤体积得出的抑制率为分别49.9％和26.7％。

试验期间试验组动物未出现死亡，未见急性毒性反应，各组动物活动正常。试验组动物体重增长与空白对照组一致，提示受试药物(RKDVY)₄＞K₂＞K-G无明显毒副作用。各组试验数据详见表1。

表1.(RKDVY)₂＞K对小鼠肉瘤S180昆明小鼠移植瘤生长的影响

**：P＜0.01vs空白对照组；***：P＜0.001vs空白对照组

实施例二

按照本发明提出的4拷贝分支肽设计通式(X_A-X_B-X_C-X_D-X_E-X₁)₄＞(K-X₂)₂＞K-X₃制备产生的多肽产物(RKDVY)₄＞K₂＞K-G和胸腺五肽RKDVY寡肽。

按照本发明所述，采用有机化学Fmoc保护的氨基酸固相合成法在多肽自动合成仪(ABI433A型)上自多肽的羧基端(C)向氨基端(N)合成，反应完成后得到的肽树脂采用TFA法将多肽从树脂上裂解下来。采用Waters高效液相色谱仪C18反相色谱柱以流动相TFA/乙晴系统分离纯化，可得到纯度＞95.0％的合成产物，经过冷冻干燥得到白色絮状固体多肽产物。

本实施例通过人工固相合成的方式分别得到4拷贝分支肽(RKDVY)₄＞K₂＞K-G和RKDVY寡肽，纯度＞95.0％的合成产物。

实验方法：

新城疫病毒(Newcastle Disease Virus，NDV)能够与鸡红细胞发生凝集现象，这是一种特异性的抗体中和反应，其原理是根据病毒的血凝素可凝集红细胞，但若先用特异性抗体与病毒作用，再加入红细胞，则不出现红细胞凝集，称为血凝抑制试验(HI)，检测所用的抗血清稀释的最高倍数即是抗体的滴度。待测抗体的滴度越高说明免疫的效果越好。HI方法具有以下优点：①敏感性强，可以检测到微量的抗体，结果也较为准确，是较敏感的血清学反应之一；②特异性强，病毒凝集红细胞只能被特异的抗体所抑制；③检测速度快，1次HI试验只需2h左右，即可判定结果：④HI试验对环境要求不高，操作简单，1次还可检测大量的样品。因此细胞凝集抑制试验(HI)已经成为一种常用于检测禽类动物血清抗体的检测方法，具体细节请参见由郭鑫主编，中国农业大学出版社2007年出版的“动物免疫学实验教程”。

试验目的：

将鸡新城疫灭活疫苗分别与4拷贝分支肽(RKDVY)₂＞K及胸腺五肽(RKDVY)联合使用，分别接种SPF雏鸡检测HI抗体，观察(RKDVY)₂＞K及胸腺五肽(RKDVY)与疫苗联用后对雏鸡是否具有免疫增强的作用，及它们之间的效果差异。

材料与方法：

选取1月龄左右的SPF鸡分为4组，每组10只。在鸡的胸部肌肉接种鸡新城疫灭活疫苗(La Sota株)0.3ml。

试验分组：

空白组：每只鸡胸部肌肉注射0.3ml生理盐水。

正常组：每只鸡胸部肌肉接种疫苗0.3ml。

试验组1：每只鸡胸部肌肉接种疫苗0.3ml，含有胸腺五肽RKDVY         10ug。

试验组2：每只鸡胸部肌肉接种疫苗0.3ml，含有(RKDVY)₄＞K₂＞K-G     10ug。

饲养方式：各组同时饲养在隔离器内。

采血：接种后第28天采血，分离血清进行HI试验。

结果：

检测结果表明疫苗中添加了胸腺五肽RKDVY或(RKDVY)₄＞K₂＞K-G后HI抗体滴度均有提高，具体结果见下表2：

表2：免疫后第28日HI结果

动物编号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	均值
												空白组	0	1	0	0	0	0	1	0	0	0	＜1
正常组	2	3	2	4	4	4	3	4	2	3	3.1
												试验组1	3	4	3	2	4	5	4	3	5	3	3.6
试验组2	4	5	5	6	5	3	5	6	4	5	4.8

结果评价：

以上试验结果显示胸腺五肽RKDVY和(RKDVY)₄＞K₂＞K-G均可提高疫苗免疫的效果，4拷贝分支肽(RKDYY)₄＞K₂＞K-G与疫苗联用所产生的平均抗体滴度明显高于胸腺五肽RKDVY与疫苗联用的效果。试验动物未见异常，提示合成产物无明显毒副作用，4拷贝分支肽(RKDVY)₄＞K₂＞K-G比胸腺五肽RKDVY具有更加显著的免疫增强作用，可赋予机体更加强大的抗病毒和抗感染能力。

总结：

以上实施例证明按照本发明设计通式制备出的4拷贝分支肽(RKDVY)₄＞K₂＞K-G不仅保留了胸腺五肽RKDVY寡肽的生物活性，而且更加提高了其免疫增强效果并显示出了更强的抗肿瘤活性。4拷贝分支肽(RKDVY)₄＞K₂＞K-G不仅可单独做为抑制肿瘤生长的药物，而且可作为增强机体抗病毒、抗感染的药物及免疫增强剂使用。

按照本发明设计通式产生的4拷贝分支肽(RKDVY)₄＞K₂＞K-G经过如下任意一项或多项化学修饰所产生的衍生物用于临床抑制肿瘤生长的药物，或作为抗病毒、抗感染药物及免疫增强剂使用：

1.所述的4拷贝分支肽所带有的羟基可形成但不限于所形成的醚、酯、苷或甙等的化合物。

2.所述的4拷贝分支肽所带有的巯基可形成但并不限于所形成的硫醚、硫苷或与半胱氨酸或含半胱氨酸的肽所形成的含二硫键的化合物。

3.所述的4拷贝分支肽所带有的氨基可形成但不限于所形成的酰化物，烃化物、与糖类物质所形成的苷类物质等。

4.所述的4拷贝分支肽所带有的羧基可形成但不限于所形成的酯、酰胺类化合物等。

5.所述的4拷贝分支肽所带有的亚氨基可形成但不限于所形成的苷、酰化物、烃化物等。

6.所述的4拷贝分支肽所带有的酚羟基可形成但不限于所形成的酯、醚、苷、甙类化合物，以及与有机碱或无机碱所形成的盐类化合物。

7.所述的4拷贝分支肽与有机酸或无机酸所形成的盐类化合物。

8.所述的4拷贝分支肽与金属离子所形成的配合物、络合物或螯合物。

9.所述的4拷贝分支肽所形成的水合物或溶剂物。

Claims (14)

1.一种4拷贝分支肽，其特征在于，该多肽的结构通式为：

(X_A-X_B-X_C-X_D-X_E-X₁)₄＞(K-X₂)₂＞K-X₃，其中，

X_A和X_B代表碱性氨基酸；

X_C代表酸性氨基酸；

X_D代表非极性脂肪族氨基酸；

X_E代表芳香族氨基酸。

K代表具有2个活化氨基可供进行氨基酸加成缩合反应的赖氨酸(Lys，用＞K-表示)

X₁、X₂和X₃分别代表由0-10个任意氨基酸组成的氨基酸序列，X₁、X₂和X₃之间的氨基酸序列及其组成可以相同，也可以互不相同。

2.根据权利要求1所述的4拷贝分支肽，其特征在于X_A和X_B所代表的碱性氨基酸包括组氨酸(His，H)、赖氨酸(Lys，K)或精氨酸(Arg，R)；X_C所代表的酸性氨基酸包括天冬氨酸(Asp，D)或谷氨酸(Glu，E)；X_D代表的非极性脂肪族氨基酸包括甘氨酸(Gly，G)、丙氨酸(Ala，A)、缬氨酸(Val、V)、亮氨酸(Leu，L)、异亮氨酸(Ile，I)和蛋氨酸(Met，M)；X_E代表芳香族氨基酸包括色氨酸(Trp，W)、酪氨酸(Tyr，Y)或苯丙氨酸(Phe，F)。

3.根据权利要求1所述的4拷贝分支肽，其特征在于X_A为精氨酸(Arg，R)，X_B为赖氨酸(Lys，K)，X_C为天冬氨酸(Asp，D)，X_D为缬氨酸(Val，V)，X_E为酪氨酸(Tyr，Y)，X₁和X₂为零，X₃为甘氨酸(Gly，G)，结构式为(RKDVY)₄＞K₂＞K-G。

4.根据权利要求1-3所述的4拷贝分支肽，其特征在于所述的多肽所带有的羟基可形成但不限于所形成的醚、酯、苷或甙等化合物。

5.根据权利要求1-3所述的4拷贝分支肽，其特征在于所述的多肽所带有的巯基可形成但不限于所形成的硫醚、硫苷或与半胱氨酸或含半胱氨酸的肽所形成的含有二硫键的化合物。

6.根据权利要求1-3所述的4拷贝分支肽，其特征在于所述的多肽所带有的氨基可形成但不限于所形成的酰化物、烃化物，与糖类物质所形成的苷类物质等。

7.根据权利要求1-3所述的4拷贝分支肽，其特征在于所述的多肽所带有的羧基可形成但不限于所形成的酯、酰胺类化合物等。

8.根据权利要求1-3所述的4拷贝分支肽，其特征在于所述的多肽所带有的亚氨基可形成但不限于所形成的苷、酰化物、烃化物等。

9.根据权利要求1-3所述的4拷贝分支肽，其特征在于所述的多肽所带有的酚羟基可形成但不限于所形成的酯、醚、苷、甙类化合物，与有机碱或无机碱所形成的盐类化合物。

10.根据权利要求1-3所述的4拷贝分支肽，其特征在于所述的多肽与有机酸或无机酸所形成的盐类化合物。

11.根据权利要求1-3所述的4拷贝分支肽，其特征在于所述的多肽与金属离子所形成的配合物、络合物或螯合物。

12.根据权利要求1-3所述的4拷贝分支肽，其特征在于该多肽所形成的水合物或溶剂物。

13.一种临床用抑制肿瘤生长的药物，其特征在于该4拷贝分支肽包括权利要求1-12所述的任意一项或多项所涉及的化学修饰所产生的衍生物。

14.一种可用于抗病毒和抗感染的药物及免疫增强剂，其特征在于该4拷贝分支肽包括权利要求1-12所述的任意一项或多项所涉及的化学修饰所产生的衍生物。