CN104519903A - Hgh-xten融合蛋白及其在治疗生长激素缺乏中的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及针对GHD疗法的改善的治疗方案。具体而言，本发明涉及以团剂施用人生长激素-XTEN(hGH-XTEN)融合蛋白的方法。

Description

HGH-XTEN融合蛋白及其在治疗生长激素缺乏中的用途
本申请要求2012年6月5日提交的美国临时申请号61/689,390、2012年6月22日提交的美国临时申请号61/663,475以及2013年2月12日提交的美国临时申请号61/763,753的权益，其内容通过引用整体并入本文。
序列表
本申请包含已经以ASCII格式通过EFS-Web提交的序列表，该序列表通过引用以其整体并入于此。所述ASCII副本，创建于2013年3月13日，命名为32808-738.201_SL.txt，并且大小为255,823个字节。
背景技术
人生长激素(hGH)作为通常发生在睡眠期间、持续数分钟到数小时的间歇脉冲而从人垂体前叶自然分泌。hGH分泌的速率和程度随着年龄的增长而下降，并且在正常健康且营养良好的儿童的青春期达到最大值。hGH与hGH受体结合，从而启动涉及STAT(信号转导及转录激活蛋白)、MAPK(促分裂原活化蛋白激酶)和PI3K(磷酸肌醇-3激酶)途径的信号传导过程。hGH受体信号传导激活胰岛素样生长因子-I(IGF-I)基因表达，从而导致IGF-I分泌到循环中。IGF-I与胰岛素样生长因子结合蛋白-3(IGFBP-3)和酸不稳定性亚单位(ALS)形成复合物。IGFBP-3和ALS表达也均通过hGH受体活化进行调控。
在患有由于缺乏hGH表达或分泌而导致，而并非由hGH受体的缺陷所引起的生长激素缺乏(GHD)的儿童中，通常开出包含每日注射rhGH的替代疗法的处方以促进接近正常的生长和发育。响应于hGH和IGF-I，新骨在骨骺处形成，从而引起线性生长，直到青春期后生长板融合。每日rhGH的施用并不模拟在非GHD儿童中hGH的正常内源性脉冲，而是导致生长的显著增加，在治疗的第一年的典型生长速率为11cm/年。使用泵连续输注rhGH的临床研究显示了与通过每日rhGH注射实现的生长速度和IGF-I水平相当的生长速度和IGF-I水平(等人.J.Clin Endocrinol Metab.70(6),1616-23(1990)；Laursen T等人.J ClinEndocrinol Metab.80(8),2410-8(1995)；Tauber M等人.J Clin EndocrinolMetab.76(5),1135-9(1993))。因此，rhGH的连续的以及脉冲式给药是有效的。
在成年期，hGH分泌减少，但对于维持适当的激素平衡仍然是重要的，并且已被证明有利于降低脂肪量和心血管危险因素，以及提高瘦体重、骨矿物质密度和生活质量结果。成人GHD可能由于脑创伤或在垂体或靠近垂体处手术切除肿瘤而发生。在儿童期表现出GHD的患者在成年期可能还需要继续hGH替代疗法。在一些成年GHD患者中，可能存在异常低的IGF-I水平。由于IGF-I水平随着年龄和性别而变化，因此每个成年患者必须通过根据他们各自的年龄和性别调整的IGF-I标准差评分(IGF-I SDS)来表征。
hGH每日疗法的目的通常在于使用rhGH剂量滴定成年GHD患者，直到患者达到接近范围中央的IGF-I SDS(例如，IGF-I SDS为0(Cook等人,2009Update.Endocrine Pract.15(增刊2),1-29(2009)))。在成年GHD患者(每组7名)中将连续输注rhGH与每日rhGH疗法比较了6个月(Laursen等人,J Clin Endocrinol Metab.86(3),1222-8(2001))。该研究表明，在使用连续输注rhGH或每日rhGH疗法治疗的患者之间，安全性曲线和对IGF-I响应的效果并没有显著性差异。
已在GHD儿童和成人中对每日rhGH疗法的安全性进行了研究。在一些超重或肥胖患者中，已观察到有朝向空腹和餐后胰岛素水平增加的趋势。尽管通常耐受性良好，但每日rhGH疗法可能导致轻度至中度的头痛、关节痛、恶心、呕吐和注射反应。
其他人已报道了各种不同的持续释放GH制剂(Cook DM等人.2002.J Clin Endocrinol Metab 87(10):4508-4514；Biller BM等人.2011.JClin Endocrinol Metab 96(6):1718-1726；Peter F.等人,2012.J ClinEndocrinol Metab 97(2):400-407；Fares F.等人,2010.Endocrinology151(9):4410-4417；Sondergaard E等人.2011.J Clin Endocrinol Metab96(3):681-688；de Schepper J等人.2011.European Journal ofEndocrinology 165(3):401-409；Bidlingmaier M等人.2006.J ClinEndocrinol Metab 91(8):2926-2930)。然而，仍然需要可替代的GH疗法、剂量和治疗方案。
VRS-317是一种开发中的用于患有GHD的成人(包括在儿童时经历生长激素相关病症的成人)的长期替代疗法的试验性长效rhGH。设计VRS-317以达到每月一次给药，并预期给药频率的降低(每年12次，相对于高达365次注射)将增加治疗依从性，并因此改善整体治疗结果。VRS-317是一种新的rhGH融合蛋白，其被设计为通过受体结合的降低来最小化由受体介导的清除，这种受体结合的降低是通过在遗传学上将延伸重组多肽(XTEN)氨基酸序列融合至天然hGH序列的N-端和C-端而没有对rhGH的突变来实现的(Cleland等人.2012,Journal ofPharmaceutical Sciences.101(8):2744-2754,电子版,2012年6月7日)。在功能上，XTEN结构域增加了流体力学半径并降低了在体外对GH受体(GHR)的结合亲和力。尽管结合亲和力降低，但在体内观察到持久的药效学响应，这可能与受体介导的VRS-317清除的速率降低有关(Cleland等人.2012,同上)。在为期60天、双盲、随机、以安慰剂(PBO)为对照的、VRS-317/kg的单次给药递增研究(ClinicalTrials.govNCT01359488)中，针对50名患有GHD的成人评估了VRS-317的安全性、耐受性和功效。
发明内容
本发明涉及一种针对生长激素缺乏(“GHD”)疗法的改善的治疗方案。具体而言，本发明涉及以团剂(bolus dose)施用融合蛋白的组合物的方法，该融合蛋白包含与一个或多个延伸重组多肽(XTEN)融合的人生长激素(该融合蛋白在下文称为“hGH-XTEN”)。因此，在一个方面，本发明涉及一种用hGH-XTEN融合蛋白治疗人GHD的方法。
在一个方面，本发明提供了一种用hGH-XTEN融合蛋白作为团剂治疗人类患者的人生长激素缺乏(GHD)的方法。在一个实施方案中，该方法包括向人类GHD患者施用hGH-XTEN融合蛋白，该hGH-XTEN融合蛋白包含(i)与SEQ ID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列；或(ii)SEQ ID NO:1的氨基酸序列。在另一个实施方案中，该hGH-XTEN融合蛋白作为治疗有效的、根据体重调整的团剂来施用。在另一个实施方案中，该团剂为(i)约0.05mg/kg至约3.0mg/kg；(ii)约0.05mg/kg至约0.8mg/kg；或(iii)约0.8mg/kg至约1.2mg/kg。在其他实施方案中，该团剂施用一次、每周、每两周、每三周或每月施用。在一个实施方案中，该团剂的施用每月进行。在另一个实施方案中，皮下施用该团剂。在另一个实施方案中，人类患者在施用后具有约-2.0至约2.0的血清IGF-I标准差评分(SDS)。在一个另外的实施方案中，该IGF-I SDS选自大于约-2.0、大于约-1.5、大于约-1.0、大于约-0.5、大于约0、大于约0.5、大于约1.0和大于约1.5。在一个另外的实施方案中，人类患者在施用该团剂后表现出所述血清IGF-I SDS，其中该施用为一次、每周、每两周、每三周或每月施用。在一个实施方案中，该团剂的施用导致人类患者的IGF-I SDS归一化至少约7天、至少约10天、至少约14天、至少约16天或至少约21天。在一个另外的实施方案中，该团剂选自约0.05mg/kg、约0.1mg/kg、约0.2mg/kg、约0.4mg/kg、约0.8mg/kg、约1.0mg/kg、约1.2mg/kg、约1.4mg/kg、约1.6mg/kg、约1.8mg/kg、约2.0mg/kg、约2.2mg/kg、约2.4mg/kg、约2.6mg/kg、约2.7mg/kg、约2.8mg/kg和约3.0mg/kg。
在另一方面，本发明提供了一种用hGH-XTEN融合蛋白作为团剂治疗人类患者的人生长激素缺乏(GHD)的方法，该团剂等同于小于hGH/kg/天剂量。在一个实施方案中，该方法包括向人类GHD患者施用hGH-XTEN融合蛋白，该hGH-XTEN融合蛋白包含(i)与SEQ ID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列；或(ii)SEQ ID NO:1的氨基酸序列。在另一个实施方案中，该团剂为该hGH-XTEN融合蛋白的治疗有效的、根据体重调整的团剂。在一个另外的实施方案中，该团剂等同于小于约2μg hGH/kg/天至约20μg hGH/kg/天的hGH/kg/天剂量。在一个另外的实施方案中，该团剂施用一次、每周、每两周、每三周或每月施用。在一个实施方案中，该团剂的施用每月进行。在另一个实施方案中，皮下施用该团剂。在其他实施方案中，该团剂等同于小于选自约2μg hGH/kg/天、约4μg hGH/kg/天、约6μg hGH/kg/天、约8μg hGH/kg/天、约10μg hGH/kg/天、约12μg hGH/kg/天、约14μg hGH/kg/天、约16μg hGH/kg/天、约18μg hGH/kg/天、约18.6μg hGH/kg/天和约20μghGH/kg/天的hGH/kg/天剂量。在一个另外的实施方案中，该hGH/kg/天剂量在约30天中。在另一个实施方案中，人类患者在施用后具有约-2.0至约2.0的血清IGF-I标准差评分(SDS)。在一个另外的实施方案中，该IGF-I SDS选自大于约-2.0、大于约-1.5、大于约-1.0、大于约-0.5、大于约0、大于约0.5、大于约1.0和大于约1.5。在一个另外的实施方案中，人类患者在施用该团剂后表现出所述血清IGF-I SDS，其中该施用为一次、每周、每两周、每三周或每月施用。
在一个另外的方面，本发明提供了一种用hGH-XTEN融合蛋白作为团剂治疗人类患者的人生长激素缺乏(GHD)的方法，该团剂对于维持该患者的IGF-I标准差评分(SDS)是有效的。在一个实施方案中，该方法包括向人类GHD患者施用hGH-XTEN融合蛋白，该hGH-XTEN融合蛋白包含(i)与SEQ ID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列；或(ii)SEQ ID NO:1的氨基酸序列。在另一个实施方案中，该hGH-XTEN融合蛋白作为治疗有效的、根据体重调整的团剂来施用。在一个另外的实施方案中，该团剂对于在施用该团剂后将患者的血清IGF-I标准差评分(SDS)维持在约-2.0至约2.0至少7天是有效的。在其他实施方案中，该团剂为(i)约0.05mg/kg至约0.8mg/kg；(ii)约0.8mg/kg至约1.2mg/kg；或(iii)约0.05mg/kg至约3.0mg/kg。在另一个实施方案中，该团剂对于在施用该团剂后将患者的血清IGF-I SDS维持在约-2.0至约2.0至少20天是有效的。在一个实施方案中，皮下施用该团剂。在另一个实施方案中，人类患者在施用该团剂后具有至少一个参数的临床上显著的降低，该参数选自血清胆固醇、血清甘油三酯和血清低密度脂蛋白(LDL)，其中该施用选自一次、每周、每两周、每三周和每月。
在另一方面，本发明提供了一种用hGH-XTEN融合蛋白作为团剂治疗人类患者的人生长激素缺乏(GHD)的方法，该团剂对于维持该患者中所述融合蛋白的血浆浓度是有效的。在一个实施方案中，该方法包括向人类GHD患者施用hGH-XTEN融合蛋白，该hGH-XTEN融合蛋白包含(i)与SEQ ID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列；或(ii)SEQ ID NO:1的氨基酸序列。在另一个实施方案中，该hGH-XTEN融合蛋白作为治疗有效的、根据体重调整的团剂来施用。在一个另外的实施方案中，该团剂对于在施用该团剂后将该患者中所述融合蛋白的血浆浓度维持在高于约10ng/mL至少10天的一段时间是有效的。在另一个实施方案中，该团剂为(i)约0.05mg/kg至约0.8mg/kg；(ii)约0.8mg/kg至约1.2mg/kg；或(iii)约0.05mg/kg至约3.0mg/kg。在一个另外的实施方案中，该团剂对于在施用该团剂后将该患者中所述融合蛋白的血浆浓度维持在高于约10ng/mL至少约14天、至少20天、至少约28天或至少约30天的一段时间是有效的。在其他实施方案中，该团剂对于在施用该团剂后将该患者中所述融合蛋白的血浆浓度维持在高于约10ng/mL至少20天或至少约30天的一段时间是有效的。在另一个实施方案中，该团剂对于在施用该团剂后将该患者中所述融合蛋白的血浆浓度维持在高于约100ng/mL至少10天的一段时间是有效的。在一个实施方案中，皮下施用该团剂。在另一个实施方案中，人类患者在施用该团剂后具有至少一个参数的临床上显著的降低，该参数选自血清胆固醇、血清甘油三酯和血清低密度脂蛋白(LDL)，其中该施用选自一次、每周、每两周、每三周和每月。
在一个另外的方面，本发明提供了一种用hGH-XTEN融合蛋白作为团剂治疗人类患者的人生长激素缺乏(GHD)的方法，该团剂在提高该患者的IGF-I SDS而不存在临床上显著水平的副作用方面是有效的。在一个实施方案中，该方法包括向人类GHD患者施用hGH-XTEN融合蛋白，该hGH-XTEN融合蛋白包含(i)与SEQ ID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列；或(ii)SEQ ID NO:1的氨基酸序列。在另一个实施方案中，该hGH-XTEN融合蛋白作为治疗有效的、根据体重调整的团剂来施用。在一个另外的实施方案中，该团剂对于在施用后将患者的IGF-I SDS在受试者的基线IGF-I SDS之上提高至少0.5或至少1.0是有效的。在一个另外的实施方案中，IGF-SDS的提高不存在临床上显著水平的副作用。在一个实施方案中，该副作用选自头痛、关节痛、肌痛、水肿、恶心和肌肉疲劳。在一个实施方案中，皮下施用该团剂。在另一个实施方案中，人类患者在施用该团剂后具有至少一个参数的临床上显著的降低，该参数选自血清胆固醇、血清甘油三酯和血清低密度脂蛋白(LDL)，其中该施用选自一次、每周、每两周、每三周和每月。
在一个另外的方面，本发明提供了hGH-XTEN融合蛋白的团剂。在一个实施方案中，该hGH-XTEN融合蛋白包含(i)与SEQ ID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列；或(ii)SEQ ID NO:1的氨基酸序列。在另一个实施方案中，该团剂是治疗有效的、根据体重调整的团剂。在另一个实施方案中，该团剂包含(i)约0.05mg/kg至约0.8mg/kg；(ii)约0.8mg/kg至约1.2mg/kg；或(iii)约0.05mg/kg至约3.0mg/kg的hGH-XTEN融合蛋白。在一个另外的实施方案中，该团剂用于治疗有需要的受试者(例如，人类患者)中的人GHD。在一个另外的实施方案中，该团剂被配制用于皮下施用。
在另一方面，本发明提供了一种hGH-XTEN融合蛋白，其用于治疗人类患者的人GHD的方法中，其中该方法包括向该患者施用该hGH-XTEN融合蛋白的团剂。在一个另外的方面，本发明提供hGH-XTEN融合蛋白在制备用于治疗人类患者的GHD的药物中的用途，其中该hGH-XTEN融合蛋白作为团剂施用于患者。在一个实施方案中，该hGH-XTEN融合蛋白包含(i)与SEQ ID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列；或(ii)SEQ ID NO:1的氨基酸序列。在另一个实施方案中，该团剂为治疗有效的、根据体重调整的团剂。在一个另外的实施方案中，该团剂包含约0.05mg/kg至约3.0mg/kg。在一个另外的实施方案中，该团剂每周、每两周、每三周或每月施用。在一个实施方案中，皮下施用该团剂。在其他实施方案中，人类患者在施用该团剂后具有约-2.0至约2.0的血清IGF-I标准差评分(SDS)。在另一个实施方案中，该IGF-I SDS选自大于约-2.0、大于约-1.5、大于约-1.0、大于约-0.5、大于约0、大于约0.5、大于约1.0和大于约1.5。在进一步的实施方案中，该团剂的施用为施用一次、每周、每两周、每三周或每月施用。在一个实施方案中，人类患者在施用该团剂后具有至少一个参数的临床上显著的降低，该参数选自血清胆固醇、血清甘油三酯和血清LDL，其中该施用为一次、每周、每两周、每三周或每月施用。
在一个另外的方面，本发明提供了一种提高人生长激素(hGH)疗法在人类患者中的功效的方法，其中该hGH疗法包括hGH-XTEN融合蛋白的施用。在一个实施方案中，hGH-XTEN融合蛋白包含(i)与SEQ ID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列；或(ii)SEQ IDNO:1的氨基酸序列。在一个另外的实施方案中，该方法包括在施用初始剂量的人生长激素-XTEN(hGH-XTEN)融合蛋白的初始剂量期中测量或监测从患者获得的血浆或血清样品中的IGF-I标准差评分(SDS)的步骤。在另一个实施方案中，该方法进一步包括基于在初始剂量期中观察到的IGF-I SDS来确定在后续剂量期施用的hGH-XTEN融合蛋白的后续剂量的步骤。在其他实施方案中，该确定步骤包括基于在初始剂量期中观察到的IGF-I SDS来确定后续剂量期。在一个另外的实施方案中，后续剂量和/或后续给药期改善了该治疗在后续剂量期中的功效。
在另一方面，本发明提供了一种试剂盒，其包含药物组合物，该药物组合物包含用于治疗人GHD的hGH-XTEN融合蛋白。在一个实施方案中，该hGH-XTEN融合蛋白包含(i)与SEQ ID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列；或(ii)SEQ ID NO:1的氨基酸序列。在另一个实施方案中，该试剂盒包含容纳药物组合物的容器，该药物组合物包含hGH-XTEN融合蛋白。在一个另外的实施方案中，该试剂盒进一步包含与所述容器相关联的包装插页。在其他实施方案中，该包装插页指示所述组合物是通过施用hGH-XTEN融合蛋白的初始剂量和hGH-XTEN融合蛋白的多个后续剂量而用于治疗生长激素缺乏。在另一个实施方案中，该初始剂量和多个后续团剂各自包含团剂。在一个另外的实施方案中，该团剂为治疗有效的、根据体重调整的团剂。在一个实施方案中，该hGH-XTEN融合蛋白的初始剂量为约0.05mg/kg至约3.0mg/kg。在另一个实施方案中，该hGH-XTEN融合蛋白的所述多个后续剂量为约0.05mg/kg至约3.0mg/kg。在一个实施方案中，该剂量施用一次、每周、每两周、每三周或每月施用。
援引并入
在本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均在此通过引用的方式并入，其程度如同明确且单独地指明每个单独的出版物、专利或专利申请通过引用而并入。
附图说明
图1提供了hGH-XTEN融合蛋白的氨基酸序列(hGH序列以下划线和粗体示出)(SEQ ID NO:1)。
图2汇总了VRS-317I期研究的研究阶段。
图3汇总了患者处置。
图4示出了各种单次给药的VRS-317的人药代动力学(PK)曲线。
图5示出了剂量响应：对于mg VRS-317/kg剂量的平均IGF-I SDS的变化。
图6示出了对单次给药VRS-317的持续的IGF-I响应。
图7汇总了施用各种单次给药的VRS-317后报告的不良事件。
具体实施方式
在描述本发明实施方案之前，应当理解，这些实施方案仅作为实例提供，并且可以采用本文描述的本发明实施方案的各种替代方案来实施本发明。在不背离本发明的情况下，本领技术人员现在将会想到许多改变、变化和替代。
除非另外定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员所通常理解的相同的含义。下面描述了合适的方法和材料，但是与本文描述的方法和材料类似或等同的方法和材料也可用于实施或测试本发明。如有冲突，以包括定义在内的本专利说明书为准。此外，材料、方法和实例仅是示例说明性的而并非旨在限制。在不背离本发明的情况下，本领技术人员现在将会想到许多改变、变化和替代。
定义
除非另有指定，如本文所使用的，以下术语具有属于它们的含义。
除非上下文另外清楚地指明，说明书和权利要求中使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指代物。例如，术语“一个细胞”包括多个细胞，包括其混合物。
术语“多肽”、“肽”和“蛋白质”在本文中可以互换使用，是指任何长度的氨基酸的聚合物。该聚合物可以是直链的或支链的，其可以包含修饰的氨基酸，并且可以被非氨基酸隔断。这些术语还包括经修饰的氨基酸聚合物(例如通过二硫键形成、糖基化、酯化、乙酰化、磷酸化或任何其他操作，例如与标记组分缀合)。
本文使用的术语“氨基酸”是指天然和/或非天然的或合成的氨基酸，包括但不限于甘氨酸和D或L旋光异构体二者，以及氨基酸类似物和肽模拟物。使用标准的单字母或三字母密码命名氨基酸。
术语“天然L-氨基酸”意指以下氨基酸的L旋光异构体形式：甘氨酸(G)、脯氨酸(P)、丙氨酸(A)、缬氨酸(V)、亮氨酸(L)、异亮氨酸(I)、甲硫氨酸(M)、半胱氨酸(C)、苯丙氨酸(F)、酪氨酸(Y)、色氨酸(W)、组氨酸(H)、赖氨酸(K)、精氨酸(R)、谷氨酰胺(Q)、天冬酰胺(N)、谷氨酸(E)、天冬氨酸(D)、丝氨酸(S)和苏氨酸(T)。
应用于序列并在本文中使用的术语“非天然存在的”是指这样的多肽或多核苷酸序列：其没有在哺乳动物中发现的野生型或天然存在的序列的对应物，与哺乳动物中发现的野生型或天然存在的序列不互补，或者与哺乳动物中发现的野生型或天然存在的序列不具有高度的同源性。例如，当适当地比对时，非天然存在的多肽或片段可以与天然序列共有不超过99％、98％、95％、90％、80％、70％、60％、50％或甚至更低的氨基酸序列同一性。
术语“亲水性”和“疏水性”是指物质具有的与水的亲和力程度。亲水性物质对水具有强亲和力，倾向于溶解于水、与水混合或被水润湿，而疏水性物质基本缺乏对水的亲和力，倾向于排斥水并不吸收水，并且倾向于不溶解于水或与水混合或被水润湿。氨基酸可以根据其疏水性来表征。已经开发了许多量表(scale)。一个实例是由Levitt,M等人,J MolBiol(1976)104:59开发的量表，其在Hopp,TP等人,Proc Natl Acad SciUSA(1981)78:3824中列出。“亲水性氨基酸”的实例是精氨酸、赖氨酸、苏氨酸、丙氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺。特别有意义的是亲水性氨基酸天冬氨酸、谷氨酸和丝氨酸和甘氨酸。“疏水性氨基酸”的实例是色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸。
“片段”是保留至少一部分治疗活性和/或生物活性的天然生物活性蛋白质的截短形式。“变体”是与天然生物活性蛋白质具有序列同源性的蛋白质，其保留了生物活性蛋白质的至少一部分治疗活性和/或生物活性。例如，变体蛋白质可以与参考生物活性蛋白质共有至少70％、75％、80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％或99％的氨基酸序列同一性。本文使用的术语“生物活性蛋白质部分”包括有意修饰(例如通过定点诱变、插入)的蛋白质或通过突变而意外修饰的蛋白质。
“宿主细胞”包括可以是或已经是主题载体的接受者的单独细胞或细胞培养物。宿主细胞包括单个宿主细胞的后代。由于天然、意外或有意的突变，后代不一定与原始亲代细胞完全相同(形态方面或者总DNA互补体的基因组方面)。宿主细胞包括用本发明的载体在体内转染的细胞。
当用于描述本文公开的各种多肽时，“分离的”是指已经从其天然环境的组分中鉴别和分离和/或回收的多肽。其天然环境的掺杂组分是通常会干扰所述多肽的诊断或治疗用途的材料，并且可以包括酶、激素和其他蛋白质或非蛋白质溶质。对于本领域技术人员显而易见的是，非天然存在的多核苷酸、肽、多肽、蛋白质、抗体或其片段不需要“分离”以使之与其天然存在的对应物区别开来。此外，“浓缩的”、“分离的”或“稀释的”多核苷酸、肽、多肽、蛋白质、抗体或其片段可与其天然存在的对应物相区别，因为浓度或每体积的分子数目一般大于其天然存在的对应物。通常，通过重组手段制备并在宿主细胞中表达的多肽被认为是“分离的”。
编码“分离的”多核苷酸或多肽的核酸或其他编码多肽的核酸是从该编码多肽的核酸的天然来源中通常与之相关联的至少一种掺杂的核酸分子中鉴别和分离出来的核酸分子。分离的编码多肽的核酸处于不同于其天然存在的形式或设置。因此，分离的编码多肽的核酸分子与天然细胞中存在的特定编码多肽的核酸分子有区别。然而，分离的编码多肽的核酸分子包括通常表达该多肽的细胞中含有的编码多肽的核酸分子，此时，例如，该核酸分子处于不同于天然细胞核酸分子的染色体内或者染色体外位置。
“嵌合”蛋白含有至少一个融合多肽，该融合多肽在与天然存在的位置不同的序列位置中包含区域。该区域可以正常存在于单独的蛋白质中而在融合多肽中被聚在一起；或者它们可以正常存在于相同的蛋白质中但在融合多肽中被置于新的排列中。例如，可以通过化学合成，或者通过产生并翻译其中肽区域以期望的关系被编码的多核苷酸来产生嵌合蛋白。
“缀合的”、“连接的”、“融合的”和“融合”在本文中可互换使用。这些术语是指通过任何方式(包括化学缀合或重组方式)使两个或更多个化学元素或组分连接在一起。例如，如果启动子或增强子影响编码序列的转录，则所述启动子或增强子与所述序列是有效连接的。一般而言，“有效连接”表示被连接的DNA序列是连续的，并且在阅读相内或框内。“框内融合”是指两个或多个开放阅读框(ORF)以保持原始ORF正确阅读框的方式连接以形成连续更长的ORF。因此，得到的重组融合蛋白是含有对应于由原始ORF编码的多肽的两个或更多个区段的单个蛋白质(所述区段在自然中通常不会如此连接)。
在多肽的情境中，“线性序列”或“序列”是多肽中从氨基端至羧基端方向的氨基酸顺序，序列中彼此邻接的残基在多肽一级结构中是连续的。“部分序列”是已知在一个或两个方向上包含额外残基的多肽的一部分的线性序列。
“异源的”意指衍生自与进行比较的实体的其余部分在基因型上不同的实体。例如，从其天然编码序列中取出并有效连接至不同于天然序列的编码序列的富含甘氨酸的序列是异源的富含甘氨酸序列。术语“异源的”当应用于多核苷酸、多肽时，是指该多核苷酸或多肽衍生自与进行比较的实体的其余部分在基因型上不同的实体。
术语“多核苷酸”、“核酸”、“核苷酸”和“寡核苷酸”可互换使用。它们是指任何长度的核苷酸的聚合体形式，该核苷酸是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸，或其类似物。多核苷酸可以具有任何三维结构，并且可以发挥已知或未知的任何功能。以下是多核苷酸的非限制性实例：基因或基因片段的编码区或非编码区、通过连锁分析确定的基因座(多个基因座)、外显子、内含子、信使RNA(mRNA)、转运RNA、核糖体RNA、核酶、cDNA、重组多核苷酸、分支多核苷酸、质粒、载体、任何序列的分离的DNA、任何序列的分离的RNA、核酸探针和引物。多核苷酸可以包括修饰的核苷酸，例如甲基化的核苷酸和核苷酸类似物。如果存在，对核苷酸结构的修饰可以在聚合物组装之前或之后进行。核苷酸序列中可以被非核苷酸组分隔断。多核苷酸可以在聚合之后进一步修饰，例如通过与标记组分缀合。
术语“多核苷酸的互补体”表示与参考序列相比具有互补碱基序列和相反方向的多核苷酸分子，使得互补体可以与参考序列完全翔实地杂交。
“重组的”当应用于多核苷酸时意指该多核苷酸是体外克隆、限制性消化和/或连接步骤以及产生可能潜在地在宿主细胞中表达的构建体的其他程序的各种组合的产物。
术语“基因”或“基因片段”在本文中可互换使用。它们是指含有能够在被转录和翻译之后编码特定蛋白质的至少一个开放阅读框的多核苷酸。基因或基因片段可以是基因组或cDNA，只要该多核苷酸含有至少一个开放阅读框，该开放阅读框可以涵盖整个编码区或其区段。“融合基因”是由至少两个连接在一起的异源多核苷酸构成的基因。
“同源性”或“同源的”是指两个或更多个多核苷酸序列或两个或更多个多肽序列之间的序列相似性或可互换性。当使用程序(例如BestFit)来确定两个不同氨基酸序列之间的序列同一性、相似性或同源性时，可以使用缺省设置，或者可以选择适当的评分矩阵例如blosum45或blosum80来优化同一性、相似性或同源性评分。优选地，同源的多核苷酸是在本文定义的严格条件下杂交的那些序列，并且与那些序列具有至少70％、优选至少80％、更优选至少90％、更优选95％、更优选97％、更优选98％和甚至更优选99％的序列同一性。
“连接”是指在两个核酸片段或基因之间形成磷酸二酯键而使它们连接在一起的过程。为了使DNA片段或基因连接在一起，DNA末端必须彼此相容。在一些情况下，末端在核酸内切酶消化之后将是直接相容的。然而，可能必须首先将通常在核酸内切酶消化后产生的交错末端转化成平端以使它们适合连接。
术语“严格的条件”或“严格的杂交条件”包括提及多核苷酸将以比其他序列可检测地更大程度(例如，超过背景至少2倍)与其靶序列杂交的条件。一般而言，杂交的严格性部分地以提及进行洗涤步骤的温度和盐浓度来表示。通常，严格条件是如下条件：其中pH 7.0至8.3下的盐浓度小于约1.5M Na离子、通常约0.01至1.0M Na离子浓度(或其他盐)，并且温度对于短的多核苷酸(例如，10至50个核苷酸)是至少约30℃并且对于长的多核苷酸(例如，大于50个核苷酸)是至少约60℃—例如，“严格的条件”可以包括在37℃下在50％甲酰胺、1M NaCl、1％SDS中杂交，以及在0.1×SSC/1％SDS中于60℃至65℃下洗涤三次，每次15分钟。或者，可以使用约65℃、60℃、55℃或42℃的温度。SSC浓度可以从约0.1至2×SSC不等，其中SDS以约0.1％存在。这样的洗涤温度通常被选择为比特定序列在确定的离子强度和pH下的热解链点低约5℃至20℃。Tm是50％的靶序列与完美匹配的探针杂交时的温度(在确定的离子强度和pH下)。计算Tm的方程式和核酸杂交条件是熟知的并且可以参见Sambrook,J.等人(1989)Molecular Cloning:ALaboratory Manual,第2版,1-3卷,Cold Spring Harbor Press,PlainviewN.Y.；具体参见第2卷第9章。通常，使用阻断试剂来阻断非特异性杂交。这样的阻断试剂包括，例如，约100-200μg/ml的经剪切和变性的鲑精DNA。在特定情况下，例如对于RNA:DNA杂交，还可以使用有机溶剂，例如浓度约35-50％v/v的甲酰胺。对这些洗涤条件的有用改变对于本领域普通技术人员而言是显而易见的。
术语“百分比同一性”和“％同一性”在应用于多核苷酸序列时，是指使用标准化算法比对的至少两个多核苷酸序列之间的残基匹配百分比。这样的算法可以以标准化且可重复的方式在所比较的序列中插入空位以优化两个序列之间的比对，并因此实现两个序列的更有意义的比较。可以在整个确定的多核苷酸序列的长度上测量百分比同一性，或者可以在较短的长度上，例如在获自较大的、确定的多核苷酸序列的片段长度上测量百分比同一性，所述片段例如是至少45、至少60、至少90、至少120、至少150、至少210或至少450个连续残基的片段。这些长度仅是示例性的，并且应当理解，本文在表格、附图或序列表中示出的序列所支持的任何片段长度可以用来描述可在其上测量百分比同一性的长度。
相对于本文鉴定的多肽序列的“百分(％)氨基酸序列同一性”被定义为：在对序列进行比对并在必要时引入空位以实现最大百分比序列同一性并且不将任何保守置换视为序列同一性的一部分后，询问序列中与第二个参考多肽序列或其部分的氨基酸残基相同的氨基酸残基的百分比。旨在测定百分氨基酸序列同一性的比对可以本领域技术中的各种方式实现，例如使用可公开获得的计算机软件，例如BLAST、BLAST-2、ALIGN或Megalign(DNASTAR)软件。本领域技术人员可以确定用于测量比对的适当参数，包括在所比较的序列的全长上实现最大比对所需的任何算法。百分比同一性可以在整个确定的多肽序列的长度上进行测量，或者可以在较短的长度上，例如在获自较大的、确定的多肽序列的片段长度上进行测量，所述片段例如是至少15、至少20、至少30、至少40、至少50、至少70或至少150个连续残基的片段。这些长度仅是示例性的，并且应当理解，本文在表格、附图或序列表中示出的序列所支持的任何片段长度可以用来描述可在其上测量百分比同一性的长度。
本文在多肽的情况下使用的术语“非重复性”是指在肽或多肽序列中缺乏或具有有限程度的内部同源性。术语“基本上非重复的”可以意味着，例如，没有或几乎没有序列中的四个连续氨基酸是相同的氨基酸类型的情况，或者多肽具有10或更小的子序列评分(下文定义)，或者没有构成多肽序列的序列基序从N-端至C-端的顺序的模式。本文在多肽的情况下使用的术语“重复性”是指肽或多肽序列中的内部同源性的程度。相反，“重复的”序列可以含有短氨基酸序列的多个相同拷贝。例如，目标多肽序列可以被分成n-mer序列，并且可以对相同序列的数目进行计数。高度重复的序列含有大比例的相同序列，而非重复的序列含有很少的相同序列。在多肽的情况下，序列可以含有确定的或可变长度的较短序列的多个拷贝，或基序，其中基序本身具有非重复序列，使得全长多肽是基本上非重复的。测量其内的非重复性的多肽长度可以从3个氨基酸到约200个氨基酸、从约6个到约50个氨基酸或从约9个到约14个氨基酸不等。在多核苷酸序列的情况下使用的“重复性”是指序列中的内部同源性的程度，例如给定长度的相同核苷酸序列的频率。例如，重复性可以通过分析相同序列的频率来测量。
“载体”是核酸分子(优选在适当宿主中自我复制)，其将插入的核酸分子转移到宿主细胞中和/或在宿主细胞之间转移。该术语包括主要功能是将DNA或RNA插入细胞的载体，主要功能是复制DNA或RNA的复制载体，以及功能是转录和/或翻译DNA或RNA的表达载体。还包括提供超过一种上述功能的载体。“表达载体”是被引入适当宿主细胞时可以转录并翻译成多肽的多核苷酸。“表达系统”通常表示包含可以用来产生所需表达产物的表达载体的适合的宿主细胞。
“血清降解抗性”在应用于多肽时是指多肽在血液或其组分中抵抗降解的能力，该降解通常与血清或血浆中的蛋白酶有关。血清降解抗性可以通过将蛋白质与人(或视情况为小鼠、大鼠、猴)血清或血浆通常在约37℃下混合通常一定天数(例如0.25、0.5、1、2、4、8、16天)来测量。可对这些时间点的样品进行Western印迹分析，并使用抗体检测蛋白质。抗体可以针对蛋白质中的标签。如果蛋白质在Western印迹上显示单一条带，其中蛋白质的大小与注入的蛋白质的大小相同，则没有发生降解。在该示例性方法中，通过Western印迹法或等效技术判断，50％的蛋白质得到降解的时间点是该蛋白质的血清降解半衰期或“血清半衰期”。
在本文中使用的术语“t1/2”意指计算为ln(2)/Kel的终末半衰期。Kel是通过对log浓度-时间曲线的终末线性部分的线性回归而计算的终末消除速率常数。半衰期通常指活生物体中储存的施用物质的量的一半将被正常生物过程代谢或消除所需的时间。术语“t1/2”、“终末半衰期”、“消除半衰期”和“循环半衰期”在此可互换使用。
“表观分子量因子”或“表观分子量”是相关术语，是指特定氨基酸序列所表现出的表观分子量的相对增加或降低的量度。表观分子量使用尺寸排阻色谱法(SEC)和类似方法通过与球状蛋白质标准品相比较来确定，并且以“表观kD”单位来度量。表观分子量因子是表观分子量和实际分子量之间的比例；后者通过基于氨基酸组成而加合该组成中每种类型氨基酸的计算分子量来预测。
术语“流体动力学半径”或“Stokes半径”是分子在溶液中的有效半径(Rh，以nm为单位)，通过假设它是穿过溶液移动并受溶液的粘性所抵抗的主体来测量。在本发明的实施方案中，XTEN融合蛋白的流体动力学半径测量与‘表观分子量因子’相关联，表观分子量因子是更直观的量度。蛋白质的“流体动力学半径”影响其在水溶液中的扩散速率以及其在大分子凝胶中迁移的能力。蛋白质的流体动力学半径由其分子量以及其结构(包括形状和致密度)决定。测定流体动力学半径的方法是本领域熟知的，例如通过使用尺寸排阻色谱法(SEC)，如美国专利号6,406,632和7,294,513所述。大多数蛋白质具有球形结构，这是蛋白质在最小流体动力学半径下可以具有的最致密的三维结构。一些蛋白质采取随机和开放的非结构化或‘线性’构象，因此与类似分子量的典型球形蛋白质相比具有大得多的流体动力学半径。
“生理条件”是指活宿主中的一组条件以及模拟活受试者的那些条件的体外条件，包括温度、盐浓度、pH。已经确立了用于体外分析的许多生理相关条件。一般而言，生理缓冲液包含生理浓度的盐并且被调节至中性pH，范围从约6.5至约7.8，优选约7.0至约7.5。多种生理缓冲液在Sambrook等人(1989)中列出。生理相关温度为约25℃至约38℃，优选约35℃至约37℃。
“反应性基团”是能够与第二反应性基团偶联的化学结构。反应性基团的实例是氨基、羧基、巯基、羟基、醛基、叠氮基。一些反应性基团可以被活化以促进与第二反应性基团的偶联。活化的非限制性实例是羧基与碳二亚胺的反应，羧基向活化酯的转化，或者羧基向叠氮官能团的转化。
“控释剂”、“缓释剂”、“贮库(depot)制剂”或“持续释放剂”可互换使用，是指相对于多肽在缺乏这些物质的情况下施用时的释放持续时间能够延长本发明多肽的释放持续时间的物质。本发明的不同实施方案可以具有不同的释放速率，导致不同的治疗量。
术语“抗原”、“靶抗原”或“免疫原”在本文中可互换使用，是指抗体片段或基于抗体片段的治疗剂与之结合或对其具有特异性的结构或结合决定簇。
本文使用的术语“有效负载”是指具有生物活性或治疗活性的蛋白质或肽序列；小分子的药效团的对应物。有效负载的实例包括但不限于细胞因子、酶、激素及血液和生长因子。有效负载还可以包含遗传融合或化学缀合的部分，例如化疗剂、抗病毒化合物、毒素或造影剂。这些缀合部分可以通过连接体连接至多肽的其余部分，该连接体可以是可裂解的或不可裂解的。
本文使用的术语“拮抗剂”包括部分或完全阻断、抑制或中和本文公开的天然多肽的生物活性的任何分子。用于鉴定多肽的拮抗剂的方法可以包括使天然多肽与候选拮抗剂分子接触并测量通常与天然多肽相关的一种或多种生物活性的可检测的变化。在本发明的上下文中，拮抗剂可以包括降低生物活性蛋白质的效应的蛋白质、核酸、碳水化合物、抗体或任何其他分子。
术语“激动剂”以最广泛的含义使用并且包括模拟本文公开的天然多肽的生物活性的任何分子。合适的激动剂分子具体包括激动剂抗体或抗体片段、天然多肽的片段或氨基酸序列变体、肽、有机小分子等。用于鉴定天然多肽的激动剂的方法可以包括使天然多肽与候选激动剂分子接触并测量通常与天然多肽相关的一种或多种生物活性的可检测的变化。
“活性”对于此处而言是指融合蛋白的组分的作用或效应，其与相应的天然生物活性蛋白质的作用或效应一致，其中“生物活性”是指体外或体内生物功能或效应，包括但不限于受体结合、拮抗剂活性、激动剂活性或者细胞或生理学反应。
本文使用的“治疗”或“减轻”或“缓解”在本文中可互换使用。这些术语是指用于获得有益或期望结果(包括但不限于治疗益处和/或预防益处)的方法。所谓治疗益处意指所治疗的根本病症的根除或缓解。而且，随着与根本病症相关的一种或多种生理症状的根除或缓解使得在受试者中观察到改善而实现治疗益处，尽管受试者可能依然罹患所述根本病症。对于预防益处，可以将组合物施用给处于发展特定疾病的风险中的受试者，或者报告了疾病的一种或多种生理症状的受试者，即使可能还未作出该疾病的诊断。
本文使用的“治疗效果”是指生理学效应，包括但不限于人或其他动物中疾病的治愈、减轻、缓解或预防，或者指在其他方面增强人或动物的身体或精神健康状态，这是由本发明的融合多肽而非诱导生成针对生物活性蛋白质具有的抗原表位的抗体的能力引起的。治疗有效量的确定在本领域技术人员的能力范围内，特别是根据本文提供的详细公开内容。
本文使用的术语“治疗有效量”和“治疗有效剂量”是指单独的或作为融合蛋白组合物的一部分的生物活性蛋白质的量，当以一个或重复的剂量施用给受试者时，所述量能够对疾病状态或状况的任何症状、方面、测量参数或特征具有任何可检测的有益影响。这种影响不一定绝对是有益的。
“药学上可接受的载体”是指药物组合物中除活性成分以外的成分，它对受试者是无毒的。药学上可接受的载体包括但不限于缓冲液、赋形剂、稳定剂或防腐剂。
本文使用的术语“治疗有效的剂量方案”是指单独的或作为融合蛋白组合物的一部分的生物活性蛋白质的连续施用剂量的计划表，其中所述剂量以治疗有效量给予，以对疾病状态或状况的任何症状、方面、测量参数或特征产生持续的有益效果。
I).一般技术
除非另有说明，本发明的实践采用免疫学、生物化学、化学、分子生物学、微生物学、细胞生物学、基因组学和重组DNA的常规技术，这些技术在本领域的技术范围内。参见Sambrook,J.等人,“MolecularCloning:A Laboratory Manual,”第3版,Cold Spring Harbor LaboratoryPress,2001；“Current protocols in molecular biology”,F.M.Ausubel等人编,1987；“Methods in Enzymology”系列,Academic Press,San Diego,CA.；“PCR 2:a practical approach”,M.J.MacPherson,B.D.Hames和G.R.Taylor编,Oxford University Press,1995；“Antibodies,a laboratory manual”Harlow,E.和Lane,D.编,Cold Spring Harbor Laboratory,1988；“Goodman&Gilman’s The Pharmacological Basis of Therapeutics,”第11版,McGraw-Hill,2005；和Freshney,R.I.,“Culture of Animal Cells:A Manualof Basic Technique,”第4版,John Wiley&Sons,Somerset,NJ,2000，它们的内容均通过引用整体并入本文。
II).生长激素
本发明涉及一种针对GHD疗法的改善的治疗方案。具体而言，本发明涉及向GHD患者以团剂施用hGH-XTEN融合蛋白的方法。因此，在一个方面，本发明涉及一种用hGH-XTEN融合蛋白治疗人生长激素缺乏(GHD)的方法。
(a)生长激素蛋白质
“生长激素”或“GH”意指生长激素蛋白质及其种类和序列变体，并且包括但不限于人GH的191单链氨基酸序列。GH可以是天然的全长蛋白质或者可以是保留天然蛋白质的至少一部分生物活性的截短片段或序列变体。有两种已知类型的源自垂体的人GH(下文称“hGH”)：一种具有约22,129道尔顿的分子量(22kD hGH)，另一种具有约20,000道尔顿的分子量(20kD hGH)。20kD HGH具有对应于由191个氨基酸组成的22kD hGH的氨基酸序列，除了22kD hGH的第32位至第46位的15个氨基酸残基缺失以外。一些报道已显示，已经发现20kD hGH表现出比22kD hGH更低的风险和更高的活性。本发明考虑使用22kD、20kD hGH以及其种类和序列变体和截短片段，因为其适合作为本文公开的XTEN的融合配偶体用于hGH-XTEN组合物。hGH的克隆基因已经在大肠杆菌中以分泌形式表达(美国专利号4,898,830；Chang,C.N.等人,Gene 55:189[1987])并且已经报道了其DNA和氨基酸序列(Goeddel等人,Nature,281:544[1979]；Gray等人,Gene 39:247[1985])。
本发明考虑在hGH-XTEN组合物中包含与GH序列具有同源性的序列，天然的序列片段(例如来自人)，以及保留了GH的至少一部分生物活性或生物学功能和/或可用于预防、治疗、介导或缓解GH相关疾病、缺陷、病症或状况的非天然序列变体。此外，与人GH同源的天然序列可以通过标准同源性检索技术(如NCBI BLAST)来发现。
GH对身体组织的效应一般可被描述为合成代谢的。像大多数其他蛋白质激素一样，天然GH通过与被称为生长激素受体的特异性血浆膜受体相互作用而发挥作用。GH作用于肝和其他组织以刺激IGF-I的生成，IGF-1负责GH的生长促进效应并且还反映生成的量。IGF-I转而对成骨细胞和软骨细胞活性具有刺激效应以促进骨生长。在一个实施方案中，本发明提供了表现出本文以上描述的天然GH的至少一种性质的hGH-XTEN。
在一个实施方案中，引入本发明组合物中的GH是具有对应于自然中发现的蛋白质的序列的重组多肽。在另一实施方案中，该GH是天然序列的序列变体、片段、同源物或模拟物，其保留了相应的天然GH的至少一部分生物活性。在一个另外的实施方案中，该GH是包含以下氨基酸序列的人GH：
FPTIPLSRLFDNAMLRAHRLHQLAFDTYQEFEEAYIPKEQKYSFLQNPQTSLCFSESIPTPSNREETQQKSNLELLRISLLLIQSWLEPVQFLRSVFANSLVYGASDSNVYDLLKDLEEGIQTLMGRLEDGSPRTGQIFKQTYSKFDTNSHNDDALLKNYGLLYCFRKDMDKVETFLRIVQCRSVEGSCGF(SEQ ID NO:2)。通过在家族之间改组个体突变而构建的、保留了天然GH的至少一部分生物活性的任何人GH序列或同源衍生物可用于本发明的融合蛋白。可引入hGH-XTEN融合蛋白中的GH可以包括表现出与SEQ ID NO:2具有至少约80％序列同一性或备选地81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％序列同一性的蛋白质。
III).用于治疗GHD的人生长激素-XTEN融合蛋白组合物
本发明涉及一种针对生长激素缺乏(GHD)疗法的改善的治疗方案。具体而言，本发明涉及向GHD患者以团剂施用hGH-XTEN融合蛋白的方法。在一个方面，适合于本发明使用的hGH融合蛋白包含人生长激素多肽和一个或多个如本文所述的以及如Schellenberger等人的WO10/144502A2和WO10/091122所公开的XTEN序列，以上文件通过引用整体并入本文。
在一个另外的方面，该hGH-XTEN融合蛋白是分离的GH的单体融合蛋白，其包含与一个或多个延伸重组多肽(“XTEN”或“XTENs”)共价连接的GH的全长序列或序列变体。在一个实施方案中，该hGH-XTEN融合蛋白包含图1所示的氨基酸序列(SEQ ID NO:1)或其药理学活性变体。在另一个实施方案中，该hGH-XTEN融合蛋白包含选自表1的氨基酸序列。
融合蛋白VRS-317由重组人生长激素(rhGH)和两个被称为XTEN的重组多肽组成，如Schellenberger等人(2009).Nat Biotechnol 27,1186-90、Schellenberger等人的WO10/144502A2和WO10/091122所述，以上文件各自通过引用整体并入本文。XTEN域，氨基酸的两个非结构化的亲水链，提供了rhGH的半衰期延长。VRS-317的分子量为118.9kDa，其中rhGH贡献了22.1kDa，而其余的质量由XTEN构建体贡献。因此，rhGH与VRS-317的质量比为1:5.37。VRS-317融合蛋白的氨基酸序列在图1中提供。
表1–示例性的hGH-XTEN融合蛋白
在表1中提供的示例性hGH-XTEN融合蛋白的进一步表征可见于Schellenberger等人的WO10/144502A2的实施例中(例如，实施例27-35)，其通过引用整体并入本文。
本发明考虑包含图1、表1所示的或如Schellenberger等人的WO10/144502A2(其通过引用整体并入本文)所述的氨基酸序列之一的hGH-XTEN融合蛋白的应用。另外，也考虑在此描述及提到的任一种hGH-XTEN融合蛋白的药理学活性变体。
如下文更充分描述的，所述融合蛋白任选地包含间隔区序列，该间隔区序列还包含裂解序列以在受蛋白酶作用时从融合蛋白上释放GH，使GH从XTEN序列上释放。
一方面，本发明提供了分离的融合蛋白，其包含与一个或多个延伸重组多肽(“XTEN”)共价连接的至少第一生物活性生长激素蛋白质，从而得到生长激素-XTEN融合蛋白组合物(下文称“hGH-XTEN”)。在一个实施方案中，该生长激素是人生长激素或hGH的序列变体。如下文更全面描述的，该融合蛋白任选地包含间隔区序列，该间隔区序列还包括裂解序列以在受蛋白酶作用时从融合蛋白上释放GH。
本文使用的术语“hGH-XTEN”意在涵盖包含有效负载区和至少一个其他区域的融合多肽，该有效负载区包含介导与生长激素相关的一种或多种生物活性或治疗活性的生物活性GH，所述其他区域包含用作载体的至少第一XTEN多肽。在一个实施方案中，本发明提供包含表1所示序列的hGH-XTEN融合蛋白。
本发明组合物的GH以及其相应的核酸和氨基酸序列是本领域熟知的，并且其描述和序列可获自公共数据库例如Chemical AbstractsServices Databases(例如，CAS登记)、GenBank、The Universal ProteinResource(UniProt)以及订购得到的数据库例如GenSeq(例如，Derwent)。多核苷酸序列可以是编码给定GH的野生型多核苷酸序列(例如，全长的或成熟的)，或者在一些情况下，该序列可以是野生型多核苷酸序列的变体(例如，编码野生型生物活性蛋白质的多核苷酸，其中该多核苷酸的DNA序列已经被优化(例如为了在特定物种中表达))；或者编码野生型蛋白质的变体的多核苷酸，例如定点突变体或等位基因变体)。使用本领域已知的方法和/或结合本文提供的以及在Schellenberger等人的WO10/144502A2(其通过引用整体并入本文)的实施例中更全面描述的指导和方法利用GH的野生型或共有cDNA序列或密码子优化变体来产生本发明所考虑的融合蛋白构建体在技术人员的能力范围内。
用于包含在本发明hGH-XTEN中的GH包括具有生物学、治疗、预防或诊断意义或功能或者在施用给受试者时可用于介导或预防或缓解与生长、生长激素缺陷或缺乏相关的疾病、病症或状况的任何生长激素或序列变体。特别有意义的是这样的hGH-XTEN融合蛋白组合物，寻求其与天然GH相比提高的药代动力学参数、增加的溶解度、增加的稳定性或一些其他增强的药学或药效学性质，或者对其增加终末半衰期将会提高效力、安全性或导致减少给药频率和/或改善患者依从性。因此，出于各种目的的考虑而制备hGH-XTEN融合蛋白组合物，这些目的包括通过以下方式提高生物活性GH的治疗效力：例如，与未连接到XTEN的GH相比，在施用给受试者时，增加hGH-XTEN保留在治疗窗内的体内暴露或时长。
在一个实施方案中，引入本发明组合物中的GH可以是具有对应于自然中发现的蛋白质(如人生长激素)的序列的重组多肽。在一个实施方案中，该GH是包含以下氨基酸序列的人GH：
FPTIPLSRLFDNAMLRAHRLHQLAFDTYQEFEEAYIPKEQKYSFLQNPQTSLCFSESIPTPSNREETQQKSNLELLRISLLLIQSWLEPVQFLRSVFANSLVYGASDSNVYDLLKDLEEGIQTLMGRLEDGSPRTGQIFKQTYSKFDTNSHNDDALLKNYGLLYCFRKDMDKVETFLRIVQCRSVEGSCGF(SEQ ID NO:2)。
在另一实施方案中，所述GH是天然序列的序列变体、片段、同源物或模拟物，其保留了天然GH的至少一部分生物活性。在非限制性实例中，GH是表现出与SEQ ID NO:2的蛋白质序列具有至少约80％序列同一性或备选地81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或至少约99％或100％序列同一性的序列。在一个实施方案中，hGH-XTEN融合蛋白包含与XTEN连接的单个GH分子(如下文更全面描述的)。在另一实施方案中，hGH-XTEN融合蛋白包含与第一和第二XTEN连接的单个GH分子，具有XTEN-GH-XTEN的N-端至C-端构型，其中GH是表现出与人生长激素蛋白质序列(SEQ ID NO:2)具有至少约80％序列同一性或备选地81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或至少约99％或100％序列同一性的序列，并且第一和/或第二XTEN是表现出与选自表3的序列具有至少约80％序列同一性或备选地81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或至少约99％或100％序列同一性的序列。
一般而言，当体内使用或者当用于体外分析时，hGH-XTEN的GH融合配偶体组分表现出对给定靶标的结合特异性或者另一期望的生物学特征。例如，hGH-XTEN是一种激动剂，具有结合生长激素的跨膜受体的能力。在一个实施方案中，与天然生长激素相比，hGH-XTEN与生长受体的结合导致受体二聚体化并导致细胞间信号转导途径的至少一部分活化。在一个实施方案中，与未连接到XTEN的天然生长激素相比，与生长激素的跨膜受体结合的hGH-XTEN将表现出细胞间信号转导途径的至少约1％，或约5％，或约10％，或约15％，或约20％，或约25％，或约30％，或约40％，或约50％，或约60％，或约70％，或约80％，或约90％，或至少约95％的活化。
本发明的主题hGH-XTEN表现出一个或多个药代动力学或药效学参数的增强，其任选地通过间隔区序列的裂解导致从融合蛋白上释放GH而得到增强。具有增强的药代动力学参数的hGH-XTEN允许较低频率的给药或增强的药理学效应，例如但不限于使生物活性hGH-XTEN维持在最低有效剂量或血药浓度(Cmin)与最大耐受剂量或血药浓度(Cmax)之间的治疗窗内。另外，具有增强的药效学参数的hGH-XTEN允许较低的和/或较不频繁的给药或增强的药效学效应，例如但不限于持续的或归一化的IGF-I标准差评分(IGF-I SDS)。在这样的情况下，GH与包含选定XTEN序列的融合蛋白的连接可以导致这些性质的改善，使得它们与未连接到XTEN的GH相比更可用作治疗剂或预防剂。
IV).延伸重组多肽
本发明涉及一种针对GHD疗法的改善的治疗方案。具体而言，本发明涉及向GHD患者以团剂施用人生长激素-XTEN(hGH-XTEN)融合蛋白的方法。因此，在一个方面，本发明涉及一种用hGH-XTEN重组多肽或融合蛋白治疗人生长激素缺乏(GHD)的方法。
在另一方面，本发明提供了可用作融合蛋白配偶体的XTEN多肽组合物，GH将与之连接，从而得到hGH-XTEN融合蛋白。XTEN一般是长度延伸的多肽，具有主要由小的亲水性氨基酸构成的非天然存在的、基本上非重复的序列，该序列在生理条件下没有或者具有低程度的二级或三级结构。
XTEN具有作为融合蛋白配偶体的应用，因为它们用作“载体”，当连接至GH蛋白质产生融合蛋白时赋予某些期望的药代动力学、物理化学和药学性质。这类期望的性质包括但不限于组合物的增强的药代动力学参数和溶解度特征以及本文描述的其他性质。如本文所述，这类融合蛋白组合物可用于治疗某些生长激素相关的疾病、病症或状况。本文使用的“XTEN”明确排除抗体或抗体片段，例如单链抗体，或轻链或重链的Fc片段。
在一些实施方案中，当作为载体使用时或者在单个融合蛋白中累积地使用超过一个XTEN单元时，XTEN是具有超过约100至约3000个氨基酸残基、优选超过400至约3000个残基的长多肽。在其他实施方案中，当用作融合蛋白组分之间的连接体时，或者在不需要增加融合蛋白的半衰期但希望增加GH融合配偶体组分的溶解度或其他物理/化学性质时，将短于100个氨基酸残基，例如约96，或约84，或约72，或约60，或约48，或约36个氨基酸残基的XTEN序列引入具有GH的融合蛋白组合物中以实现所述性质。
对于将要连接至用于产生本发明融合蛋白组合物的生物活性蛋白质上的XTEN的选择标准通常涉及XTEN的物理/化学性质和构象结构属性，这些属性转而用于赋予融合蛋白增强的药学和药代动力学性质。本发明的XTEN表现出以下有利性质中的一种或多种：构象柔性、增强的水溶解度、高度的蛋白酶抗性、低免疫原性、与哺乳动物受体的低结合和增加的流体动力学(或Stokes)半径；使它们特别可用作融合蛋白配偶体的性质。包含GH的融合蛋白被XTEN增强的性质的非限制性实例包括总溶解度和/或代谢稳定性的增加、降低的对蛋白质水解的敏感性、降低的免疫原性、皮下或肌肉内施用时降低的吸收速率，和增强的药代动力学性质如较长的终末半衰期和增加的曲线下面积(AUC)、皮下或肌肉内注射后较慢的吸收(与通过类似途径施用的未连接到XTEN的GH相比)，使得Cmax较低，这转而导致GH的副作用降低，这共同导致施用给受试者的hGH-XTEN组合物的融合蛋白保持治疗活性的时段增加。
用于测定蛋白质(如包含本发明XTEN的组合物)的物理/化学性质的许多方法和试验是本领域已知的；所述性质例如是二级或三级结构、溶解度、蛋白质聚集、熔解性质、污染和水含量。此类方法包括分析离心、EPR、离子交换HPLC、尺寸排阻HPLC、反相HPLC、光散射、毛细管电泳、圆二色性、差示扫描量热法、荧光、离子交换HPLC、尺寸排阻HPLC、IR、NMR、拉曼光谱法、折射法和UV/可见光谱法。其他方法公开于Arnau等人,Prot Expr and Purif(2006)48,1-13。这些方法对于本发明的应用将在本领域技术人员的能力范围内。
一般而言，将XTEN设计为在生理条件下表现得像变性的肽序列，尽管聚合物的长度延长。“变性的”描述了以肽骨架的大的构象自由度为特征的肽在溶液中的状态。大多数肽和蛋白质在高浓度变性剂的存在下或高温下采取变性构象。变性构象的肽具有，例如，特征性圆二色性(CD)谱，并以缺乏长程相互作用为特征，如通过NMR确定的。本文中“变性构象”和“非结构化构象”作为同义词使用。在一些实施方案中，本发明提供了在生理条件下类似于大部分缺乏二级结构的变性序列的XTEN序列。在其他情况下，XTEN序列在生理条件下基本上缺乏二级结构。在上下文中使用的“大部分缺乏”是指如通过本文所述的手段所测量或确定的，XTEN序列的少于50％的XTEN氨基酸残基对二级结构有贡献。在上下文中使用的“基本上缺乏”是指如通过本文所述的方法所测量或确定的，XTEN序列的至少约60％，或约70％，或约80％，或约90％，或约95％，或至少约99％的XTEN氨基酸残基对二级结构没有贡献。
在本领域中已经建立了多种方法来辨别给定多肽中二级结构和三级结构的存在与否。特别是，可通过分光光度技术，例如通过“远紫外”光谱区(190-250nm)中的圆二色谱法来测量二级结构。二级结构元素如α-螺旋和β-折叠各自产生CD谱的特征形状和幅度。如美国专利申请公开号20030228309A1中所述，还可以通过某些计算机程序或算法，如众所周知的Chou-Fasman算法(Chou,P.Y.等人(1974)Biochemistry,13:222-45)和Garnier-Osguthorpe-Robson(“GOR”)算法(Garnier J,GibratJF,Robson B.(1996),GOR method for predicting protein secondarystructure from amino acid sequence.Methods Enzymol 266:540-553)来预测多肽序列的二级结构。对于给定的序列，这些算法可预测是否存在一些二级结构或根本不存在二级结构，表示为序列中形成例如α-螺旋或β-折叠的残基的总数和/或百分比，或序列中预计导致无规卷曲形成(其缺乏二级结构)的残基的百分比。
在一些实施方案中，本发明的融合蛋白组合物中所用的XTEN序列可具有如通过Chou-Fasman算法确定的0％到小于约5％的α-螺旋百分比。在其他情况下，该融合蛋白组合物的XTEN序列具有如通过Chou-Fasman算法确定的0％到小于约5％的β-折叠百分比。在一些实施方案中，该融合蛋白组合物的XTEN序列具有如通过Chou-Fasman算法确定的0％到小于约5％的α-螺旋百分比和0％到小于约5％的β-折叠百分比。在一些实施方案中，该融合蛋白组合物的XTEN序列具有小于约2％的α-螺旋百分比和小于约2％的β-折叠百分比。在其他情况下，该融合蛋白组合物的XTEN序列具有如通过GOR算法确定的高度无规卷曲百分比。在一些实施方案中，XTEN序列具有如通过GOR算法确定的至少约80％、更优选至少约90％、更优选至少约91％、更优选至少约92％、更优选至少约93％、更优选至少约94％、更优选至少约95％、更优选至少约96％、更优选至少约97％、更优选至少约98％、最优选至少约99％的无规卷曲。
1.非重复序列
在一些实施方案中，所述组合物的XTEN序列是基本上非重复的。一般而言，重复的氨基酸序列具有聚集或形成更高级结构的倾向，如天然重复序列(例如胶原蛋白和亮氨酸拉链)所示例的，或者形成接触而导致结晶或假结晶结构。相反，非重复序列的低聚集倾向允许设计具有相对较低频率的带电氨基酸的长序列XTEN，否则如果序列是重复的则该序列可能会聚集。通常，hGH-XTEN融合蛋白包含大于约100至约3000个氨基酸残基、优选大于400至约3000个累积残基的XTEN序列，其中该序列是基本上非重复的。在一个实施方案中，XTEN序列具有大于约100至约3000个氨基酸残基，优选大于400至约3000个氨基酸残基，其中该序列中没有三个连续氨基酸是相同的氨基酸类型，除非该氨基酸是丝氨酸，在这种情况下，不超过三个连续氨基酸是丝氨酸残基。在前述实施方案中，XTEN序列将是基本上非重复的。
多肽或基因的重复性程度通过计算机程序或算法或通过本领域已知的其他手段来测量。例如，多肽序列的重复性可以通过测定给定长度的较短序列在多肽中出现的次数来评估。例如，200个氨基酸残基的多肽具有192个重叠的9-氨基酸序列(或9-mer“框”)和198个3-mer框，但是独特的9-mer或3-mer序列的数目将取决于序列内的重复量。产生反映整体多肽序列中子序列的重复性程度的评分(下文称“子序列评分”)。在本发明的上下文中，“子序列评分”意指每个独特的3-mer框在多肽的200个连续氨基酸的序列中出现的总和除以200个氨基酸的序列中独特3-mer子序列的绝对数。从重复和非重复多肽的前200个氨基酸得到的这类子序列评分的实例在Schellenberger等人的WO10/144502A2(其通过引用整体并入本文)的实施例44中提供。在一些实施方案中，本发明提供了hGH-XTEN，其各自包含一个或多个XTEN，其中该XTEN具有小于12、更优选小于10、更优选小于9、更优选小于8、更优选小于7、更优选小于6、最优选小于5的子序列评分。在该段落中以上描述的实施方案中，子序列评分小于约10(即，9、8、7等)的XTEN是“基本上非重复的”。
与具有重复序列的多肽相比，XTEN的非重复特征赋予了具有GH的融合蛋白更大的溶解度和更小的聚集倾向。这些性质有利于配制包含XTEN的药物制剂，该制剂含有极高的药物浓度，在某些情况下超过100mg/ml。
此外，将这些实施方案的XTEN多肽序列设计为具有低度的内部重复性，以便当施用于哺乳动物时降低或基本上消除免疫原性。由主要限于三种氨基酸(如甘氨酸、丝氨酸和谷氨酸)的短重复基序组成的多肽序列，当施用于哺乳动物时可产生相对较高的抗体效价，尽管在这些序列中缺乏预测的T细胞表位。这可能是由多肽的重复性质导致的，因为已经证明具有重复表位(包括蛋白质聚集体、交联的免疫原和重复性碳水化合物)的免疫原是高度免疫原性的，并且可以，例如，导致B细胞受体的交联，从而引起B细胞活化(Johansson,J.等人(2007)Vaccine,25:1676-82；Yankai,Z.等人(2006)Biochem Biophys Res Commun,345:1365-71；Hsu,C.T.等人(2000)Cancer Res,60:3701-5)；Bachmann MF等人.Eur J Immunol.(1995)25(12):3445-3451)。
2.示例性序列基序
本发明涵盖包含多个单元的较短序列或基序的XTEN，其中该基序的氨基酸序列是非重复的。在设计XTEN序列时发现，尽管使用了利用多聚体化的序列基序文库的“结构单元”方法来产生XTEN序列，但仍可以满足非重复标准。因此，虽然XTEN序列可以由少至四种不同类型的序列基序的多个单元组成，但因为基序本身一般由非重复氨基酸序列组成，所以使得整体XTEN序列是基本上非重复的。
在一个实施方案中，XTEN具有约100至约3000个氨基酸残基、优选大于400至约3000个残基的非重复序列，其中该XTEN序列的至少约80％，或至少约85％，或至少约90％，或至少约95％，或至少约97％，或约100％由非重叠的序列基序组成，其中每个基序具有约9至36个氨基酸残基。在其他实施方案中，XTEN序列的至少约80％，或至少约85％，或至少约90％，或至少约95％，或至少约97％，或约100％由非重叠的序列基序组成，其中每个基序具有9至14个氨基酸残基。在其他实施方案中，XTEN序列组分的至少约80％，或至少约85％，或至少约90％，或至少约95％，或至少约97％，或约100％由非重叠的序列基序组成，其中每个基序具有12个氨基酸残基。在这些实施方案中，优选的是序列基序主要由小亲水性氨基酸组成，使得整体序列具有非结构化的、柔性的特征。XTEN中包含的氨基酸的实例是，例如精氨酸、赖氨酸、苏氨酸、丙氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸和甘氨酸。作为测试变量(如密码子优化、组装编码序列基序的多核苷酸、蛋白质表达、电荷分布和表达蛋白质的溶解度以及二级和三级结构)的结果，发现具有增强的特征的XTEN组合物主要包含甘氨酸(G)、丙氨酸(A)、丝氨酸(S)、苏氨酸(T)、谷氨酸(E)和脯氨酸(P)残基，其中序列被设计为基本上非重复的。在一个实施方案中，XTEN序列主要具有选自甘氨酸(G)、丙氨酸(A)、丝氨酸(S)、苏氨酸(T)、谷氨酸(E)或脯氨酸(P)的4至6种类型的氨基酸，它们以基本上非重复的顺序排列，长度大于约100至约3000个氨基酸残基，优选大于400至约3000个残基。在一些实施方案中，XTEN具有大于约100至约3000个氨基酸残基、优选大于400至约3000个残基的序列，其中该序列的至少约80％由非重叠的序列基序组成，其中每个基序具有9至36个氨基酸残基，其中每个基序由选自甘氨酸(G)、丙氨酸(A)、丝氨酸(S)、苏氨酸(T)、谷氨酸(E)和脯氨酸(P)的4至6种类型的氨基酸组成，并且其中全长XTEN中任何一种氨基酸类型的含量不超过30％。在其他实施方案中，XTEN序列的至少约90％由非重叠的序列基序组成，其中每个基序具有9至36个氨基酸残基，其中每个基序由选自甘氨酸(G)、丙氨酸(A)、丝氨酸(S)、苏氨酸(T)、谷氨酸(E)和脯氨酸(P)的4至6种类型的氨基酸组成，并且其中全长XTEN中任何一种氨基酸类型的含量不超过30％。在其他实施方案中，XTEN序列的至少约90％由非重叠的序列基序组成，其中每个基序具有由选自甘氨酸(G)、丙氨酸(A)、丝氨酸(S)、苏氨酸(T)、谷氨酸(E)和脯氨酸(P)的4至6种类型的氨基酸组成的12个氨基酸残基，并且其中全长XTEN中任何一种氨基酸类型的含量不超过30％。在其他实施方案中，XTEN序列的至少约90％，或约91％，或约92％，或约93％，或约94％，或约95％，或约96％，或约97％，或约98％，或约99％至约100％由非重叠的序列基序组成，其中每个基序具有由甘氨酸(G)、丙氨酸(A)、丝氨酸(S)、苏氨酸(T)、谷氨酸(E)和脯氨酸(P)组成的12个氨基酸残基，并且其中全长XTEN中任何一种氨基酸类型的含量不超过30％。
在其他实施方案中，XTEN包含大于约100至约3000个氨基酸残基、优选大于400至约3000个氨基酸残基的非重复序列，其中该序列的至少约80％，或至少约90％，或约91％，或约92％，或约93％，或约94％，或约95％，或约96％，或约97％，或约98％，或约99％由9至14个氨基酸残基的非重叠的序列基序组成，其中该基序由选自甘氨酸(G)、丙氨酸(A)、丝氨酸(S)、苏氨酸(T)、谷氨酸(E)和脯氨酸(P)的4至6种类型的氨基酸组成，并且其中任何一个基序中任何两个连续氨基酸残基的序列在序列基序中不重复超过两次。在其他实施方案中，XTEN序列的至少约90％，或约91％，或约92％，或约93％，或约94％，或约95％，或约96％，或约97％，或约98％，或约99％由12个氨基酸残基的非重叠的序列基序组成，其中该基序由选自甘氨酸(G)、丙氨酸(A)、丝氨酸(S)、苏氨酸(T)、谷氨酸(E)和脯氨酸(P)的4至6种类型的氨基酸组成，并且其中任何一个序列基序中任何两个连续氨基酸残基的序列在该序列基序中不重复超过两次。在其他实施方案中，XTEN序列的至少约90％，或约91％，或约92％，或约93％，或约94％，或约95％，或约96％，或约97％，或约98％，或约99％由12个氨基酸残基的非重叠的序列基序组成，其中该基序由甘氨酸(G)、丙氨酸(A)、丝氨酸(S)、苏氨酸(T)、谷氨酸(E)和脯氨酸(P)组成，并且其中任何一个序列基序中任何两个连续氨基酸残基的序列在序列基序中不重复超过两次。在其他实施方案中，XTEN由12个氨基酸序列基序组成，其中所述氨基酸选自甘氨酸(G)、丙氨酸(A)、丝氨酸(S)、苏氨酸(T)、谷氨酸(E)和脯氨酸(P)，并且其中任何一个序列基序中任何两个连续氨基酸残基的序列在该序列基序中不重复超过两次，并且其中全长XTEN中任何一种氨基酸类型的含量不超过30％。在本段以上描述的上述实施方案中，XTEN序列是基本上非重复的。
在一些实施方案中，本发明提供了包含大于约100至约3000个氨基酸残基、累积大于400至约3000个残基的非重复XTEN序列的组合物，其中该序列的至少约80％，或至少约90％，或约91％，或约92％，或约93％，或约94％，或约95％，或约96％，或约97％，或约98％，或约99％至约100％由选自表2的氨基酸序列的两个或更多个非重叠序列基序的多个单元组成。在一些实施方案中，XTEN包含非重叠的序列基序，其中该序列的约80％，或至少约90％，或约91％，或约92％，或约93％，或约94％，或约95％，或约96％，或约97％，或约98％，或约99％至约100％由选自表2的单基序家族的两个或更多个非重叠序列组成，从而得到其中整体序列保持为基本上非重复的“家族”序列。因此，在这些实施方案中，XTEN序列包含表2序列的AD基序家族，或AE基序家族，或AF基序家族，或AG基序家族，或AM基序家族的非重叠序列基序的多个单元。在其他实施方案中，XTEN包含来自表2的两个或更多个基序家族的基序序列。在其他实施方案中，XTEN包含来自表2的两个或更多个基序家族的基序序列。
表2：12个氨基酸的XTEN序列基序和基序家族
基序家族* SEQ ID NO: 基序序列
AD 15 GESPGGSSGSES
AD 16 GSEGSSGPGESS
AD 17 GSSESGSSEGGP
AD 18 GSGGEPSESGSS
AE,AM 19 GSPAGSPTSTEE
AE,AM,AQ 20 GSEPATSGSETP
AE,AM,AQ 21 GTSESATPESGP
AE,AM,AQ 22 GTSTEPSEGSAP
AF,AM 23 GSTSESPSGTAP
AF,AM 24 GTSTPESGSASP
AF,AM 25 GTSPSGESSTAP
AF,AM 26 GSTSSTAESPGP
AG,AM 27 GTPGSGTASSSP
AG,AM 28 GSSTPSGATGSP
AG,AM 29 GSSPSASTGTGP
AG,AM 30 GASPGTSSTGSP
*表示当以各种变换在一起使用时产生“家族序列”的个体基序序列
在其他实施方案中，hGH-XTEN组合物包含大于约100至约3000个氨基酸残基、优选大于400至约3000个残基的非重复XTEN序列，其中该序列的至少约80％，或至少约90％，或约91％，或约92％，或约93％，或约94％，或约95％，或约96％，或约97％，或约98％，或约99％至约100％由选自Schellenberger等人的WO10/144502A2(其通过引用整体并入本文)的表8-11的一个或多个多肽序列的非重叠36个氨基酸序列基序组成。
在其中hGH-XTEN融合蛋白的XTEN组分的小于100％的氨基酸由选自甘氨酸(G)、丙氨酸(A)、丝氨酸(S)、苏氨酸(T)、谷氨酸(E)和脯氨酸(P)的4至6个氨基酸组成，或者小于100％的序列由表2的序列基序组成，或者与表3的XTEN具有小于100％序列同一性的那些实施方案中，其他氨基酸残基选自14种天然L-氨基酸的任何其他氨基酸，但优先选自亲水性氨基酸，使得XTEN序列含有至少约90％，或至少约91％，或至少约92％，或至少约93％，或至少约94％，或至少约95％，或至少约96％，或至少约97％，或至少约98％，或至少约99％的亲水性氨基酸。不是甘氨酸(G)、丙氨酸(A)、丝氨酸(S)、苏氨酸(T)、谷氨酸(E)和脯氨酸(P)的XTEN氨基酸散布于整个XTEN序列中，位于序列基序之内或之间，或者集中于一个或多个短的XTEN序列段中。在其中hGH-XTEN的XTEN组分包含除甘氨酸(G)、丙氨酸(A)、丝氨酸(S)、苏氨酸(T)、谷氨酸(E)和脯氨酸(P)以外的氨基酸的此类情况下，优选的是，该氨基酸不是疏水性残基并且不会实质上赋予XTEN组分二级结构。在XTEN的构建中较不偏好的疏水性残基包括色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸和甲硫氨酸。此外，可以设计XTEN序列为含有少数(例如小于5％)或没有以下的氨基酸：半胱氨酸(以避免二硫键形成和氧化)、甲硫氨酸(以避免氧化)、天冬酰胺和谷氨酰胺(以避免脱酰胺作用)。因此，在一些实施方案中，除甘氨酸(G)、丙氨酸(A)、丝氨酸(S)、苏氨酸(T)、谷氨酸(E)和脯氨酸(P)以外还包含其他氨基酸的hGH-XTEN融合蛋白的XTEN组分具有包含小于5％的有助于α-螺旋和β-折叠的残基的序列(通过Chou-Fasman算法测量的)，并且具有至少90％或至少约95％或更多的无规卷曲形成(通过GOR算法测量的)。
3.序列的长度
在本发明的另一方面，本发明涵盖hGH-XTEN组合物，其包含具有长度延伸的序列的XTEN多肽的载体。本发明利用如下发现：增加非重复的、非结构化的多肽的长度增强了XTEN的非结构化性质，并相应地增强了包含XTEN载体的融合蛋白的生物学和药代动力学性质。如实施例中更全面描述的，XTEN长度的成比例增加(即使是通过固定重复顺序的单一家族序列基序(例如，表2的四个AE基序)产生的)导致与较短XTEN长度相比具有较高百分比的无规卷曲形成的序列(通过GOR算法测定的)。一般而言，如实施例所述，增加非结构化多肽融合配偶体的长度产生这样一种融合蛋白：与包含具有较短序列长度的非结构化多肽配偶体的融合蛋白相比，其终末半衰期不成比例地增加。
考虑引入本发明hGH-XTEN中的XTEN的非限制性实例在表3中提供。在一个实施方案中，本发明提供了hGH-XTEN组合物，其中该融合蛋白的XTEN序列长度大于约100至约3000个氨基酸残基，并且在一些情况下大于400至约3000个氨基酸残基，其中XTEN赋予hGH-XTEN比未连接到XTEN的GH增强的药代动力学性质。在一些实施方案中，本发明的hGH-XTEN组合物的XTEN序列可以是约100，或约144，或约288，或约401，或约500，或约600，或约700，或约800，或约900，或约1000，或约1500，或约2000，或约2500或最多约3000个氨基酸残基的长度。在其他情况下，XTEN序列长度可以是约100至150、约150至250、约250至400、401至约500、约500至900、约900至1500、约1500至2000，或约2000至约3000个氨基酸残基。在一个实施方案中，hGH-XTEN可以包含XTEN序列，其中该序列表现出与选自表3的XTEN具有至少约80％的序列同一性，或备选地81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％的序列同一性。在一些实施方案中，通过在编码融合蛋白的基因的XTEN部分中包含优化的N-端前导序列(NTS)的编码核苷酸，为了优化的表达而将XTEN序列设计为hGH-XTEN的N-端组分。在另一个实施方案中，表达的hGH-XTEN的N-端XTEN序列与选自表3的任何序列具有至少90％的序列同一性。在一个实施方案中，表达的hGH-XTEN的N-端XTEN序列与AE48或AM48、AE624、AE911或AE912或AM923的序列具有至少90％的序列同一性。
在其他实施方案中，hGH-XTEN融合蛋白包含第一和第二XTEN序列，其中XTEN序列中的残基的累积总数大于约400至约3000个氨基酸残基。在前述实施方案中，hGH-XTEN融合蛋白包含第一和第二XTEN序列，其中每个序列表现出与选自表3的至少第一XTEN或另外第二XTEN具有至少约80％的序列同一性，或备选地81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％的序列同一性。其中在hGH-XTEN组合物中使用超过一个XTEN的实例包括但不限于具有连接到至少一个GH的N-端以及C-端的XTEN的构建体。
如下文更充分描述的，本发明提供了其中通过选择XTEN的长度而设计hGH-XTEN以赋予向受试者施用的融合蛋白目标半衰期的方法。一般而言，向hGH-XTEN组合物中引入长度大于约累积400个残基的XTEN导致与较短的累积长度(例如，短于约280个残基)相比更长的半衰期。然而，在另一实施方案中，将hGH-XTEN融合蛋白设计为包含具有更长序列长度的XTEN，选择该序列长度以另外赋予在皮下或肌肉内施用给受试者之后较慢的全身吸收速率。在此类实施方案中，与相当剂量的未连接到XTEN的GH相比，Cmax降低，从而有助于将hGH-XTEN保持在组合物的治疗窗内的能力。因此，除了本文描述的其他物理/化学性质以外，XTEN还赋予施用的hGH-XTEN贮库(depot)性质。
表3：XTEN多肽
4.XTEN区段
在一个实施方案中，本发明提供了分离的hGH-XTEN融合蛋白，其中XTEN组分的累积长度大于约100至约3000个氨基酸残基，含有选自表3(和Schellenberger等人的WO10/144502A2的表8、9、10、11和12，其通过引用整体并入本文)的至少一个多肽序列区段，并且其中XTEN序列其余部分的至少约90％，或至少约91％，或至少约92％，或至少约93％，或至少约94％，或至少约95％，或至少约96％，或至少约97％，或至少约98％或更多总的来说含有亲水性氨基酸，并且XTEN的其余部分的小于约2％由疏水性或芳香族氨基酸或半胱氨酸组成。在一些实施方案中，XTEN含有多个区段，其中这些区段是相同或不同的。在另一实施方案中，本发明提供了分离的hGH-XTEN融合蛋白，其中XTEN组分的累积长度大于约100至约3000个氨基酸残基，并且包含至少约100至约923，或至少约100至约875，或至少约100至约576，或至少约100至约288，或至少约100至约144个氨基酸残基的至少一个序列区段，其中该序列区段由至少三种不同类型的氨基酸组成，并且该序列区段中甘氨酸(G)、丙氨酸(A)、丝氨酸(S)、苏氨酸(T)、谷氨酸(E)和脯氨酸(P)残基的总和构成该序列区段的总氨基酸序列的至少约90％，或至少约91％，或至少约92％，或至少约93％，或至少约94％，或至少约95％，或至少约96％，或至少约97％，或至少约98％，或至少约99％，并且该XTEN序列其余部分的至少约90％，或至少约91％，或至少约92％，或至少约93％，或至少约94％，或至少约95％，或至少约96％，或至少约97％，或至少约98％由亲水性氨基酸组成，并且该XTEN序列的其余部分的小于约2％由疏水性或芳香族氨基酸或半胱氨酸组成。在另一实施方案中，本发明提供了分离的hGH-XTEN融合蛋白，其中XTEN组分的累积长度大于约100至约3000个氨基酸残基，并且包含至少约200至约923，或至少约200至约875，或至少约200至约576，或至少约200至约288个氨基酸残基的至少一个序列区段，在该序列区段中，甘氨酸(G)、丙氨酸(A)、丝氨酸(S)、苏氨酸(T)、谷氨酸(E)和脯氨酸(P)残基在序列区段中的总和构成该序列区段的总氨基酸序列的至少约90％，或至少约91％，或至少约92％，或至少约93％，或至少约94％，或至少约95％，或至少约96％，或至少约97％，或至少约98％，或至少约99％，并且其中该区段的子序列评分小于12、更优选小于10、更优选小于9、更优选小于8、更优选小于7、更优选小于6、最优选小于5，并且该XTEN序列的其余部分的至少约90％，或至少约91％,，或至少约92％，或至少约93％，或至少约94％，或至少约95％，或至少约96％，或至少约97％，或至少约98％由亲水性氨基酸组成，并且该XTEN序列的其余部分的小于约2％由疏水性、芳香族或半胱氨酸氨基酸组成。
5.N-端XTEN表达增强序列
在一些实施方案中，本发明提供了作为hGH-XTEN融合蛋白的N-端部分而引入的短长度XTEN序列。在用合适的表达载体转化的宿主细胞中融合蛋白的表达得到增强，该表达载体包含引入到编码结合融合蛋白的多核苷酸中的优化的N-端前导多核苷酸序列(其编码N-端XTEN)。已经发现，如Schellenberger等人的WO10/144502A2(其通过引用整体并入本文)的实施例14-17所述，用这种在结合融合蛋白基因中包含优化的N-端前导序列(NTS)的表达载体转化的宿主细胞导致与从不包含NTS的多核苷酸表达相应融合蛋白相比大大增强的融合蛋白表达，并且不需要引入用于增强表达的非XTEN前导序列。在一个实施方案中，本发明提供了包含NTS的hGH-XTEN融合蛋白，其中结合融合蛋白在宿主细胞中从编码基因的表达与不包含N-端XTEN序列的hGH-XTEN融合蛋白(其中该编码基因缺乏NTS)的表达相比增强约50％，或约75％，或约100％，或约150％，或约200％，或约400％。
在一个实施方案中，hGH-XTEN的N-端XTEN多肽包含表现出与AE48、AE48.1、AM48或AM48.1的氨基酸序列具有至少约80％、更优选至少约90％、更优选至少约91％、更优选至少约92％、更优选至少约93％、更优选至少约94％、更优选至少约95％、更优选至少约96％、更优选至少约97％、更优选至少约98％、更优选至少99％或表现出100％序列同一性的序列，AE48、AE48.1、AM48或AM48.1各自的氨基酸序列如下：
AE48：
MAEPAGSPTSTEEGTPGSGTASSSPGSSTPSGATGSPGASPGTSSTGS(SEQ ID NO:54)
AE48.1：
AEPAGSPTSTEEGTPGSGTASSSPGSSTPSGATGSPGASPGTSSTGS(SEQ ID NO:81)
AM48：
MAEPAGSPTSTEEGASPGTSSTGSPGSSTPSGATGSPGSSTPSGATGS(SEQ ID NO:55)
AM48.1：
AEPAGSPTSTEEGASPGTSSTGSPGSSTPSGATGSPGSSTPSGATGS(SEQ ID NO:82)。
在另一个实施方案中，hGH-XTEN的N-端XTEN多肽包含表现出与AE48、AM48或AE912具有如本文所述的％同一性的序列，其中不存在N-端M残基(例如，AE48.1-SEQ ID NO:81；AM48.1-SEQ ID NO:82；和AE912.1-SEQ ID NO:83)。在一个另外的实施方案中，hGH-XTEN的C-端XTEN多肽包含表现出与AE146具有如本文所述的％同一性的序列(例如，AE146-SEQ ID NO:53；或AE146.1-SEQ ID NO:85)。
在另一实施方案中，短长度的N-端XTEN连接至较长长度的XTEN以形成hGH-XTEN融合蛋白的N-端区，其中编码该短长度N-端XTEN的多核苷酸序列赋予在宿主细胞中表达增强的性质，并且其中表达的XTEN的长的长度促进XTEN载体在融合蛋白中增强的性质，如上所述。在上文中，短长度XTEN连接至本文公开的任何XTEN(例如，表3的XTEN)，并且得到的XTEN转而连接至本文公开的任何GH(例如，包含SEQ ID NO:2的序列的GH)的N-端，作为融合蛋白的组分。或者，编码短长度XTEN的多核苷酸(或其互补体)连接至编码本文公开的任何XTEN的多核苷酸(或其互补体)，且得到的编码N-端XTEN的基因转而连接至编码本文公开的任何GH的多核苷酸的5'端(或连接至其互补体的3'端)。在一些实施方案中，具有长的长度的N-端XTEN多肽表现出与选自序列AE624、AE911、AE912和AM923的氨基酸序列具有至少约80％，或至少约90％，或至少约91％，或至少约92％，或至少约93％，或至少约94％，或至少约95％，或至少约96％，或至少约97％，或至少约98％，或至少99％，或表现出100％的序列同一性。
在以上描述的任何前述N-端XTEN实施方案中，N-端XTEN可以具有约1至约6个另外的氨基酸残基，优选选自GESTPA，以容纳限制性内切核酸酶限制位点，该位点将用来将编码N-端XTEN的核苷酸连接至编码融合蛋白的靶向部分的基因。用于产生N-端序列并将其引入到本发明融合蛋白中的方法在实施例中更充分地描述。
6.净电荷
在其他实施方案中，XTEN多肽具有通过引入具有净电荷的氨基酸残基和/或减少XTEN序列中疏水性氨基酸的比例而赋予的非结构化特征。总的净电荷和净电荷密度通过改变XTEN序列中带电氨基酸的含量来控制。在一些实施方案中，组合物的XTEN的净电荷密度可以高于+0.1或低于-0.1电荷/残基。在其他实施方案中，XTEN的净电荷可以是约0％、约1％、约2％、约3％、约4％、约5％、约6％、约7％、约8％、约9％、约10％、约11％、约12％、约13％、约14％、约15％、约16％、约17％、约18％、约19％，或约20％或更多。
因为人或动物中的大多数组织和表面具有净负电荷，在一些实施方案中，将XTEN序列设计为具有净负电荷，以最大程度地减小包含XTEN的组合物与各种表面(如血管、健康组织或各种受体)之间的非特异性相互作用。不受特定理论束缚，由于单独携带净负电荷和分布于XTEN多肽序列中的XTEN多肽的个体氨基酸之间的静电排斥，XTEN可以采取开放的构象。净负电荷在XTEN的延伸的序列长度中的这种分布可以造成非结构化的构象，这种构象转而可以导致流体动力学半径的有效增加。在优选的实施方案中，通过引入谷氨酸残基而赋予负电荷。因此，在一个实施方案中，本发明提供了其中XTEN序列含有约8％、10％、15％、20％、25％或甚至约30％的谷氨酸的XTEN。一般而言，谷氨酸残基将在整个XTEN序列中均匀地间隔开。在一些情况下，每20kD的XTEN可以含有约10-80或约15-60或约20-50个谷氨酸残基，这可以导致XTEN包含具有非常相似的pKa的带电残基，这可以增加产物的电荷均一性并锐化其等电点，从而增强得到的hGH-XTEN融合蛋白的理化性质，例如简化纯化程序。
本发明的组合物的XTEN一般没有或具有低含量的带正电荷的氨基酸。在一些实施方案中，XTEN可以具有少于约10％的带正电荷的氨基酸残基，或少于约7％，或少于约5％，或少于约2％，或少于约1％的带正电荷的氨基酸残基。然而，本发明涵盖这样的构建体：其中有限数目的带正电荷的氨基酸如赖氨酸被引入XTEN中，以允许赖氨酸的ε胺与肽上的反应性基团、连接体桥或待缀合至XTEN骨架的药物或小分子上的反应性基团之间缀合。在前述的一个实施方案中，XTEN具有约1至约100个赖氨酸残基，或约1至约70个赖氨酸残基，或约1至约50个赖氨酸残基，或约1至约30个赖氨酸残基，或约1至约20个赖氨酸残基，或约1至约10个赖氨酸残基，或约1至约5个赖氨酸残基，或备选地仅具有单个赖氨酸残基。使用前述含有赖氨酸的XTEN，构建了包含XTEN、生长激素以及可用于治疗生长相关疾病或病症的化疗剂的融合蛋白，其中引入到XTEN组分中的试剂的最大分子数目取决于引入到XTEN中的赖氨酸或其他具有反应性侧链的氨基酸(例如，半胱氨酸)的数目。
在一些实施方案中，XTEN序列包含由其他残基如丝氨酸或甘酸隔开的带电残基，这导致更好的表达或纯化行为。基于净电荷，一些XTEN具有1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0或甚至6.5的等电点(pI)。在优选的实施方案中，XTEN具有1.5至4.5的等电点。在这些实施方案中，引入本发明的hGH-XTEN融合蛋白组合物中的XTEN在生理条件下携带净负电荷，该生理条件促进非结构化的构象和降低的XTEN组分与哺乳动物蛋白质和组织的结合。
由于疏水性氨基酸为多肽提供结构，本发明提供的XTEN中的疏水性氨基酸的含量通常将小于5％或小于2％或小于1％的疏水性氨基酸含量。在一个实施方案中，hGH-XTEN融合蛋白的XTEN组分中的甲硫氨酸和色氨酸的氨基酸含量通常小于5％，或小于2％，并且最优选小于1％。在另一个实施方案中，XTEN将具有含有少于10％的带正电荷的氨基酸残基，或少于约7％或少于约5％或少于约2％的带正电荷的氨基酸残基的序列，甲硫氨酸和色氨酸残基的总数将小于2％，并且天冬酰胺和谷氨酰胺残基的总数将小于总XTEN序列的10％。
7.低免疫原性
在另一方面，本发明提供了其中XTEN序列具有低程度的免疫原性或基本上无免疫原性的组合物。有几种因素可导致XTEN的低免疫原性，例如，非重复序列、非结构化构象、高度溶解度、低程度的或缺乏自聚集、序列中低程度的或缺乏蛋白水解位点和XTEN序列中低程度的或缺乏表位。
构象表位是由蛋白质表面上由蛋白质抗原的多个不连续氨基酸序列构成的区域所形成的。蛋白质的精确折叠使这些序列成为明确的、稳定的空间构型或表位，其可被宿主体液免疫系统识别为“外来物”，从而导致该蛋白质的抗体的产生或细胞介导的免疫应答的激活。在后一种情况下，个体中对蛋白质的免疫应答深受T细胞表位识别的影响，T细胞表位识别与该个体的HLA-DR同种异型的肽结合特异性相关。MHC II类肽复合物被T细胞表面上的同源T细胞受体的接合以及某些其他共受体如CD4分子的交叉结合可诱导T细胞中的激活状态。激活导致细胞因子的释放，进一步激活其他淋巴细胞如B细胞以产生抗体或作为完全的细胞免疫应答激活T杀伤细胞。
肽结合给定的MHC II类分子以便在APC(抗原呈递细胞)表面上呈递的能力取决于许多因素；最重要的是其一级序列。在一个实施方案中，通过设计抵抗在抗原呈递细胞中的抗原加工的XTEN序列和/或选择不能良好结合MHC受体的序列而获得较低程度的免疫原性。本发明提供了具有基本上非重复的XTEN多肽的hGH-XTEN融合蛋白，其设计用于降低与MHC II受体的结合，以及避免针对T细胞受体或抗体结合的表位的形成，从而导致低程度的免疫原性。免疫原性的避免部分地是XTEN序列的构象柔性的直接结果；即，由于氨基酸残基的选择和次序而缺乏二级结构。例如，特别感兴趣的是在水溶液中或在可导致构象表位的生理条件下有低的倾向来采取紧密折叠构象的序列。使用常规治疗实践和给药来施用包含XTEN的融合蛋白通常不会导致XTEN序列的中和抗体的形成，并且也降低了hGH-XTEN组合物中GH融合配偶体的免疫原性。
在一个实施方案中，在本发明融合蛋白中采用的XTEN序列可基本上没有被人类T细胞识别的表位。先前已公开了出于产生免疫原性较低的蛋白质的目的而对此类表位的消除；参见，例如WO 98/52976、WO02/079232和WO 00/3317，它们通过引用并入本文。已描述了对人类T细胞表位的分析(Stickler,M.等人(2003)J Immunol Methods,281:95-108)。特别感兴趣的是能够寡聚化而不产生T细胞表位或非人类序列的肽序列。这通过以下方式实现：检测这些序列的正向重复序列中T细胞表位的存在和6-mer至15-mer，特别是9-mer非人类序列的出现，然后改变对XTEN序列的设计以消除或破坏表位序列。在一些实施方案中，通过限制预测结合MHC受体的XTEN的表位的数目，XTEN序列基本上是无免疫原性的。随着能够结合MHC受体的表位的数目的下降，伴随有T细胞激活的潜力以及T细胞辅助功能的降低，B细胞激活或上调的降低以及抗体产生的减少。低程度的预测的T细胞表位可通过表位预测算法如实施例45中所示的TEPITOPE(Sturniolo,T.等人(1999)NatBiotechnol,17:555-61)来确定。蛋白质中给定肽框架的TEPITOPE评分为该肽框架与多种最常见的人MHC等位基因结合的Kd(解离常数，亲和力，解离速率)的log值，如在Sturniolo,T.等人(1999)NatureBiotechnology 17:555)中所公开的。评分范围在至少20个log上，从约10至约-10(对应于10e10Kd至10e-10Kd的结合约束)，并且通过避免在MHC上展示肽的过程中充当锚定残基的疏水性氨基酸(如M、I、L、V、F)而可以降低。在一些实施方案中，在约-5或更高，或-6或更高，或-7或更高，或-8或更高，或-9或更高的TEPITOPE评分时，引入hGH-XTEN中的XTEN组分不具有预测的T细胞表位。如本文使用的“-9或更高”的评分将涵盖10至-9(包含)的TEPITOPE评分，但是不涵盖-10的评分，因为-10小于-9。
在另一个实施方案中，通过限制XTEN序列的已知蛋白水解位点，从而减少将XTEN加工为能够与MHC II受体结合的小肽，使得本发明的XTEN序列(包括引入本发明hGH-XTEN融合蛋白的那些XTEN序列)基本上无免疫原性。在另一个实施方案中，通过使用基本上缺乏二级结构的序列，从而由于该结构的高熵而赋予对许多蛋白酶的抗性，使得XTEN序列基本上无免疫原性。因此，降低的TEPITOPE评分以及从XTEN上消除已知的蛋白水解位点使得XTEN组合物(包括hGH-XTEN融合蛋白组合物的XTEN)基本上不能够被哺乳动物受体(包括免疫系统的那些受体)结合。在一个实施方案中，hGH-XTEN融合蛋白的XTEN对哺乳动物受体可具有>100nM Kd的结合，或者对哺乳动物细胞表面或循环多肽受体为大于500nM Kd或大于1μM Kd。
此外，非重复序列和XTEN的表位的相应缺乏限制了B细胞结合XTEN或被XTEN激活的能力。重复序列得到识别，并且能够形成与甚至少数B细胞的多价接触，并且由于多个不依赖于T细胞的受体的交联而能够刺激B细胞增殖和抗体产生。相反，虽然XTEN可与许多不同的B细胞在其延伸序列上接触，但由于序列重复性的缺乏，每个个体B细胞可能与个体XTEN仅有一个或少数接触。不受任何理论的约束，XTEN通常具有低得多的刺激B细胞增殖并因此刺激免疫应答的倾向。在一个实施方案中，hGH-XTEN与未融合的相应GH相比具有降低的免疫原性。在一个实施方案中，向哺乳动物施用最多达3个肠胃外剂量的hGH-XTEN在1:100的血清稀释度时产生可检测的抗-hGH-XTEN IgG，而在1:1000的稀释度时不产生。在另一个实施方案中，向哺乳动物施用最多达3个肠胃外剂量的hGH-XTEN在1:100的血清稀释度时产生可检测的抗-GH IgG，而在1:1000的稀释度时不产生。在另一个实施方案中，向哺乳动物施用最多达3个肠胃外剂量的hGH-XTEN在1:100的血清稀释度时产生可检测的抗-XTEN IgG，而在1:1000的稀释度时不产生。在前述的实施方案中，所述哺乳动物可以是小鼠、大鼠、兔或食蟹猴。
相对于具有高度重复性的序列，具有非重复序列的XTEN的另一特征是非重复性的XTEN形成与抗体的较弱接触。抗体为多价分子。例如，IgG具有两个相同的结合位点，IgM含有10个相同的结合位点。因此，针对重复序列的抗体可形成与此类重复序列的高亲合力的多价接触，这可影响此类重复序列的效力和/或消除。相反，针对非重复性XTEN的抗体可产生单价相互作用，导致更低的免疫清除可能性，使得hGH-XTEN组合物可在循环中保留延长的一段时间。
8.增加的流体动力学半径
在另一方面，本发明提供了XTEN，其中该XTEN多肽具有高流体动力学半径，这使得引入XTEN的hGH-XTEN融合蛋白具有相应的增加的表观分子量。如实施例37中所详述的，XTEN与GH序列的连接产生了hGH-XTEN组合物，与未连接至XTEN的GH相比，该组合物可具有增加的流体动力学半径、增加的表观分子量和增加的表观分子量因子。例如，在需要延长半衰期的治疗性应用中，将具有高流体动力学半径的XTEN引入包含一个或多个GH的融合蛋白中而产生的组合物可有效地增大组合物的流体动力学半径以超过大约3-5nm的肾小球孔径大小(相当于约70kDA的表观分子量)(Caliceti.2003.Pharmacokineticand biodistribution properties of poly(ethylene glycol)-protein conjugates.Adv Drug Deliv Rev 55:1261-1277)，从而导致循环蛋白质的肾清除率降低。蛋白质的流体动力学半径取决于其分子量及其结构，包括形状或紧密度。不受特定理论的约束，由于肽的个体电荷之间的静电排斥或由缺乏赋予二级结构的潜能的序列中特定氨基酸所赋予的固有柔性，XTEN可采取开放构象。与具有二级结构和/或三级结构的相当序列长度和/或分子量的多肽(如典型的球状蛋白质)相比，XTEN多肽的开放的、延伸的和非结构化的构象可具有更大比例的流体动力学半径。用于确定流体动力学半径的方法是本领域熟知的，例如通过使用尺寸排阻色谱法(SEC)，如在美国专利号6,406,632和7,294,513中所描述的。Schellenberger等人的WO10/144502A2(其通过引用整体并入本文)的实施例37的结果表明，长度渐增的XTEN的加入导致流体动力学半径、表观分子量和表观分子量因子等参数的成比例增加，从而允许将hGH-XTEN裁减至期望的特征性截止表观分子量或流体动力学半径。因此，在某些实施方案中，hGH-XTEN融合蛋白可配置为具有XTEN，使得该融合蛋白可具有至少约5nm，或至少约8nm，或至少约10nm，或12nm，或至少约15nm的流体动力学半径。在前述的实施方案中，由hGH-XTEN融合蛋白中的XTEN所赋予的大的流体动力学半径可导致所得到的融合蛋白的肾清除率降低，从而导致终末半衰期的相应延长，平均滞留时间的增加，和/或肾清除率的降低。
在另一实施方案中，可以将选定长度和序列的XTEN选择性地引入hGH-XTEN中以产生在生理条件下具有至少约150kDa，或至少约300kDa，或至少约400kDa，或至少约500kDA，或至少约600kDa，或至少约700kDA，或至少约800kDa，或至少约900kDa，或至少约1000kDa，或至少约1200kDa，或至少约1500kDa，或至少约1800kDa，或至少约2000kDa，或至少约2300kDa或更大的表观分子量的融合蛋白。在另一实施方案中，可以将选定长度和序列的XTEN选择性地连接至GH以产生在生理条件下具有至少3、备选地至少4、备选地至少5、备选地至少6、备选地至少8、备选地至少10、备选地至少15的表观分子量因子，或至少20或更大的表观分子量因子的hGH-XTEN融合蛋白。在另一实施方案中，hGH-XTEN融合蛋白在生理条件下具有相对于该融合蛋白的实际分子量为约4至约20，或约6至约15，或约8至约12，或约9至约10的表观分子量因子。
V).hGH-XTEN结构构型和性质
本发明组合物的人生长激素(GH)不限于天然的全长多肽，还包括其重组形式以及生物和/或药理学活性的变体或片段。例如，应当理解，可以在GH中进行各种氨基酸缺失、插入和置换以产生变体，而在GH的生物活性或药理学性质方面不背离本发明的精神。多肽序列中氨基酸的保守置换的实例示于表4中。然而，在其中与本文公开的特定序列相比GH的序列同一性小于100％的hGH-XTEN实施方案中，本发明考虑其他19种天然L-氨基酸中的任何一种对给定GH的给定氨基酸残基的置换，所述给定氨基酸残基可以在GH序列内的任何位置，包括相邻的氨基酸残基。如果任何一个置换导致不期望的生物活性变化，则可以采用备选的氨基酸之一，并通过本文描述的方法或使用例如美国专利号5,364,934(其内容通过引用整体并入)中提出的关于保守和非保守突变的任何技术和指导或使用本领域公知的方法来评估构建体。此外，变体可以包括例如这样的多肽，其中在GH的全长天然氨基酸序列的N-端或C-端添加或缺失一个或多个氨基酸残基，其保留天然肽的一些(如果不是全部)生物活性。
表4：示例性保守氨基酸置换
原始残基 示例性置换
Ala(A) val；leu；ile
Arg(R) lys；gin；asn
Asn(N) gin；his；Iys；arg
Asp(D) glu
Cys(C) ser
Gln(Q) asn
Glu(E) asp
Gly(G) pro
His(H) asn:gin:Iys:arg
xIle(I) leu；val；met；ala；phe:正亮氨酸
Leu(L) 正亮氨酸:ile:val；met；ala:phe
Lys(K) arg:gin:asn
Met(M) leu；phe；ile
Phe(F) leu:val:ile；ala
Pro(P) gly
Ser(S) thr
Thr(T) ser
Trp(W) tyr
Tyr(Y) trp:phe:thr:ser
Val(V) ile；leu；met；phe；ala；正亮氨酸
(a)融合蛋白构型
本发明提供了具有以特定的N-端至C-端构型连接的GH和XTEN组分的融合蛋白组合物。在一些实施方案中，在使用或不使用间隔区的情况下，一个或多个GH在N-端或C-端连接至一个或多个XTEN，以形成嵌段共聚物，并且融合蛋白中GH和XTEN的顺序排列与嵌段共聚物化学中已知的构型相同。当存在超过一个GH、XTEN或间隔区时，GH、XTEN或间隔区中的每一个具有相同或不同的序列，并且GH和/或XTEN连续或交替地(规则或不规则)连接。因此，在本文提供的所有通式中，当存在超过一个GH、XTEN或间隔区时，GH、XTEN或间隔区中的每一个相同或不同。在一些实施方案中，该融合蛋白是单体融合蛋白，具有与一个XTEN多肽连接的GH。在其他实施方案中，该融合蛋白是单体融合蛋白，具有与两个或更多个XTEN多肽连接的GH。在其他实施方案中，该融合蛋白是单体融合蛋白，具有与一个XTEN多肽连接的两个或更多个GH。在其他实施方案中，该融合蛋白是单体融合蛋白，具有与两个或更多个XTEN多肽连接的两个或更多个GH。表5提供了本发明所涵盖的构型的非限制性实例；许多其他变化对于普通技术人员是明显的，包括本文公开或本领域已知的间隔区和裂解序列的引入。
表5：hGH-XTEN构型
*对于1个组分表示为单个，或者对于2个或更多个该组分表示为多个
**反映生长因子和XTEN组分的N-端至C-端构型
本发明考虑处于表5所示的构型并且保留未连接到XTEN的相应GH的至少一部分生物活性的融合蛋白组合物。在其他实施方案中，如下文更充分描述的，GH组分在其通过引入hGH-XTEN的间隔区序列内的任选裂解序列的裂解而从XTEN上释放时变得具有生物活性或活性增加。
在hGH-XTEN组合物的一个实施方案中，本发明提供了式I的融合蛋白：
(XTEN)x-GH-(XTEN)y I
其中每次出现时独立地，GH是人生长激素；x是0或1，且y是0或1，其中x+y≥1；并且XTEN是延伸重组多肽。
在hGH-XTEN组合物的另一个实施方案中，本发明提供了式II的融合蛋白：
(XTEN)x-(GH)-(S)y-(XTEN)y II
其中每次出现时独立地，GH是人生长激素；S是具有1至约50个氨基酸残基的间隔区序列，其可任选地包含裂解序列；x是0或1，且y是0或1，其中x+y≥1；并且XTEN是延伸重组多肽。
在另一实施方案中，本发明提供了分离的融合蛋白，其中该融合蛋白具有式III：
(GH)-(S)x-(XTEN)-(S)y-(GH)-(S)z-(XTEN)z III
其中每次出现时独立地，GH是人生长激素；S是具有1至约50个氨基酸残基的间隔区序列，其可任选地包含裂解序列；x是0或1；y是0或1；z是0或1；并且XTEN是延伸重组多肽。
在另一实施方案中，本发明提供了分离的融合蛋白，其中该融合蛋白具有式IV：
(XTEN)x-(S)y-(GH)-(S)z-(XTEN)-(GH) IV
其中每次出现时独立地，GH是人生长激素；S是具有1至约50个氨基酸残基的间隔区序列，其可任选地包含裂解序列；x是0或1；y是0或1；z是0或1；并且XTEN是延伸重组多肽。
在另一实施方案中，本发明提供了分离的融合蛋白，其中该融合蛋白具有式V：
(GH)x-(S)x-(GH)-(S)y-(XTEN) V
其中每次出现时独立地，GH是生长激素；S是具有1至约50个氨基酸残基的间隔区序列，其可任选地包含裂解序列；x是0或1；y是0或1；并且XTEN是延伸重组多肽。
在另一实施方案中，本发明提供了分离的融合蛋白，其中该融合蛋白具有式VI：
(XTEN)-(S)x-(GH)-(S)y-(GH) VI
其中每次出现时独立地，GH是生长激素；S是具有1至约50个氨基酸残基的间隔区序列，其可任选地包含裂解序列；x是0或1；y是0或1；并且XTEN是延伸重组多肽。
在另一实施方案中，本发明提供了分离的融合蛋白，其中该融合蛋白具有式VII：
(XTEN)-(S)x-(GH)-(S)y-(GH)-(XTEN) VII
其中每次出现时独立地，GH是生长激素；S是具有1至约50个氨基酸残基的间隔区序列，其可任选地包含裂解序列；x是0或1；y是0或1；并且XTEN是延伸重组多肽。
在另一实施方案中，本发明提供了分离的融合蛋白，其中该融合蛋白具有式VIII：
((S)m-(GH)x-(S)n-(XTEN)y-(S)o)t VIII
其中t为大于0的整数(1、2、3等)；m、n、o、x和y各自独立地为整数(0、1、2、3等)，GH是生长激素；S是间隔区，任选地包含裂解位点；并且XTEN是延伸重组多肽，条件是：(1)x+y>1，(2)当t＝1时，x>0且y>0，(3)当存在多于一个GH、S或XTEN时，每个GH、XTEN或S是相同的或独立地是不同的；并且(4)当t>1时，每个亚单位中的m、n、o、x或y是相同的或独立地是不同的。
在另一实施方案中，本发明提供了分离的融合蛋白，其中该融合蛋白具有式IX：
(XTEN)x-(S)x-(GH)-(S)y-(XTEN)y IX
其中每次出现时独立地，GH是人生长激素；S是具有1至约50个氨基酸残基的间隔区序列，其可任选地包含裂解序列；x是0或1，且y是0或1，其中x+y>1；并且XTEN是延伸重组多肽。
在一些实施方案中，向有需要的受试者施用治疗有效量的式I-VIII的实施方案的融合蛋白导致与以类似量施用给受试者的未连接到XTEN的相应GH相比，在融合蛋白治疗窗内维持的时间增加至少2倍，或至少3倍，或至少4倍，或至少5倍，或至少10倍，或至少20倍，或至少40倍，或至少100倍或更多。在其他实施方案中，向有需要的受试者施用治疗有效剂量的式I-VIII的实施方案的融合蛋白可以导致与维持治疗有效剂量方案所需的未连接的GH的剂量计划表相比，维持治疗有效剂量方案所必需的连续剂量之间的时间在连续剂量之间增加至少48h，或至少72h，或至少约96h，或至少约120h，或至少约7天，或至少约14天，或至少约21天，或至少约28天，或至少约按月地。
任何间隔区序列基团在本发明涵盖的融合蛋白中都是任选的。提供间隔区是为了增强融合蛋白从宿主细胞的表达或降低空间位阻，以使得GH组分可以采取其期望的三级结构和/或适当地与其靶受体相互作用。关于间隔区和鉴定期望的间隔区的方法，参见例如George等人(2003)Protein Engineering 15:871–879，其明确地通过引用并入本文。在一个实施方案中，间隔区包含长度为1-50个氨基酸残基或者长度为约1-25个残基或约1-10个残基的一个或多个肽序列。除去裂解位点，间隔区序列可以包含20种天然L氨基酸的任何一种，并且将优选地包含无空间位阻的亲水性氨基酸，该亲水性氨基酸可以包括但不限于甘氨酸(G)、丙氨酸(A)、丝氨酸(S)、苏氨酸(T)、谷氨酸(E)和脯氨酸(P)。在一些情况下，间隔区可以是多聚甘氨酸或多聚丙氨酸，或者主要是甘氨酸和丙氨酸残基的组合的混合物。除去裂解序列，间隔区多肽大部分基本上缺乏二级结构；例如，通过Chou-Fasman和/或GOR算法测定，为小于约10％或小于约5％。在一个实施方案中，hGH-XTEN融合蛋白组合物中的一个或两个间隔区序列各自还包含相同或不同的裂解序列，其中该裂解序列可以受蛋白酶作用以从融合蛋白上释放GH。
在一些实施方案中，将裂解序列向hGH-XTEN中的引入设计为允许在从XTEN上释放时变得有活性或活性更强的GH的释放。裂解序列的位置足够靠近GH序列，一般在GH序列末端的18或12或6或2个氨基酸以内，以使得与GH连接的任何其余残基在裂解后不明显干扰GH的活性(例如，与受体的结合)，而提供对于蛋白酶的足够接近，以便能够实现裂解序列的裂解。在一些实施方案中，裂解位点是能够被哺乳动物受试者内源性蛋白酶裂解的序列，使得hGH-XTEN可以在施用给受试者之后被裂解。在此类情况下，hGH-XTEN可以用作GH的前药或循环贮库。本发明涉及的裂解位点的实例包括但不限于可被哺乳动物内源性蛋白酶或被非哺乳动物蛋白酶裂解的多肽序列，所述哺乳动物内源性蛋白酶选自FXIa、FXIIa、激肽释放酶、FVIIa、FIXa、FXa、FIIa(凝血酶)、弹性蛋白酶-2、粒酶B、MMP-12、MMP-13、MMP-17或MMP-20，所述非哺乳动物蛋白酶例如是TEV、肠激酶、PreScissionTM蛋白酶(鼻病毒3C蛋白酶)和分选酶A。已知会被前述蛋白酶和其他蛋白酶裂解的序列是本领域已知的。示例性的裂解序列和序列内的切割位点及其序列变体在表6中提供。例如，凝血酶(活化的凝血因子II)作用于序列LTPRSLLV(SEQ ID NO:56)[Rawlings N.D.等人(2008)Nucleic AcidsRes.,36:D320]，该序列将在序列中第4位的精氨酸之后被切割。活性FIIa通过FXa在磷脂和钙的存在下裂解FII而产生，并且位于凝血途径中因子IX的下游。一旦被活化，其在凝血中的天然作用是裂解纤维蛋白原，然后转而开始血块形成。FIIa活性受到严格控制，并且仅在凝血是适当止血所必要的时候发生。然而，因为凝血在哺乳动物中是持续的过程，通过将LTPRSLLV序列(SEQ ID NO:57)引入hGH-XTEN中GH与XTEN之间，当生理上需要凝血时，XTEN结构域将从邻接的GH上去除，同时活化外因性或内因性凝血途径，从而随时间释放GH。类似地，将受内源性蛋白酶作用的其他序列引入hGH-XTEN中将提供GH的持续释放，这在某些实施方案中提供了来自hGH-XTEN的“前药”形式的GH的更高程度的活性。
在一些实施方案中，将位于切割位点两侧侧翼的仅两个或三个氨基酸(共计4至6个氨基酸)引入裂解序列中。在其他实施方案中，已知的裂解序列具有针对已知序列中任何一个或两个或三个氨基酸的一个或多个缺失或插入或一个或两个或三个氨基酸置换，其中所述缺失、插入或置换导致对蛋白酶的敏感性降低或增加但并不是没有敏感性，从而导致定制(tailor)GH从XTEN上释放的速率的能力。示例性置换示于表6中。
表6：蛋白酶裂解序列
↓指示裂解位点NA：不适用
*斜杠之前、之间或之后的多个氨基酸的列出指示在该位置可以被置换的备选氨基酸；
“-”表示任何氨基酸可以置换中间列中所示的相应氨基酸。
在一个实施方案中，引入hGH-XTEN融合蛋白中的GH具有如下序列：该序列表现出与SEQ ID NO:2所示的序列具有至少约80％的序列同一性，或者与SEQ ID NO:2的序列相比具有至少约81％，或约82％，或约83％，或约84％，或约85％，或约86％，或约87％，或约88％，或约89％，或约90％，或约91％，或约92％，或约93％，或约94％，或约95％，或约96％，或约97％，或约98％，或约99％，或约100％的序列同一性。前述实施方案的GH可以使用本文描述的分析或测量的或测定的参数来评价活性，并且与相应的天然GH序列相比保留至少约40％，或约50％，或约55％，或约60％，或约70％，或约80％，或约90％，或约95％或更多活性的那些序列将被认为适合于包含在本发明的hGH-XTEN中。发现保留适当水平的活性的GH可以连接至上文描述的一个或多个XTEN多肽上。在一个实施方案中，发现保留适当水平的活性的GH可以连接至与表3序列具有至少约80％序列同一性，或者与表3序列相比具有至少约81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或约100％序列同一性的一个或多个XTEN多肽上，从而得到嵌合的融合蛋白。
含有与单个XTEN连接的单个GH的融合蛋白的序列的非限制性实例在Schellenberger等人的WO10/144502A2(其通过引用整体并入本文)的表35中提供。在一个实施方案中，hGH-XTEN组合物将包含这样的融合蛋白：该融合蛋白与Schellenberger等人的WO10/144502A2(其通过引用整体并入本文)的表35中的hGH-XTEN具有至少约80％的序列同一性，或者与Schellenberger等人的WO10/144502A2(其通过引用整体并入本文)的表35中的hGH-XTEN相比具有至少约81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或约100％的序列同一性。含有与一个或多个GH连接的两个XTEN分子的融合蛋白的序列的非限制性实例在Schellenberger等人的WO10/144502A2(其通过引用整体并入本文)的表36中提供，但是本发明还考虑用连接至一个或两个XTEN的、与SEQ ID NO:2的序列具有至少约90％序列同一性的序列取代其他GH，所述XTEN可以是相同的或不同的，与选自表3的序列具有至少约90％的序列同一性。在该段上文描述的前述融合蛋白中，hGH-XTEN融合蛋白还可以包含来自表6的裂解序列；该裂解序列位于GH和XTEN之间或者相邻的GH之间(如果hGH-XTEN包含不止一个GH)。在一些情况下，包含裂解序列的hGH-XTEN还将在GH和裂解序列之间或XTEN和裂解序列之间具有一个或多个间隔区序列氨基酸，以利于蛋白酶的接近；该间隔区氨基酸包含任何天然氨基酸，包括作为优选氨基酸的甘氨酸和丙氨酸。包含GH、XTEN、裂解序列和间隔区氨基酸的hGH-XTEN的非限制性实例在Schellenberger等人的WO10/144502A2(其通过引用整体并入本文)的表37中提供。然而，本发明还考虑用与序列SEQ ID NO:2具有至少约90％序列同一性的任何GH序列置换Schellenberger等人的WO10/144502A2(其通过引用整体并入本文)的表37中的GH序列，用表3的任何XTEN序列置换表37的XTEN序列，以及用表6的任何裂解序列置换表37的裂解序列。
VI).本发明组合物的用途
在一个方面，本发明提供一种在人类患者中对GH介导的疾病、病症或状况(包括但不限于生长激素缺乏)实现有益效果的方法。在另一方面，本发明提供一种在成人(包括在儿童时经历生长激素相关病症的成人)中对GH介导的疾病、病症或状况(包括但不限于生长激素缺乏)实现有益效果的方法。有益效果包括但不限于治疗、介导或减轻GH-相关的疾病、缺陷、病症或状况。本发明解决了GH具有相对较短的终末半衰期和/或窄治疗窗的缺点和/或限制。
如本文使用的“生长激素缺乏”或“GHD”是指将会受益于生长激素治疗的人类患者的疾病、缺陷、病症或状况。GHD包括基于GH缺乏的来源而分类的病症(例如，垂体GHD、下丘脑GHD、功能性GHD和特发性GHD)。垂体或“典型的”GHD是垂体不能产生生长激素。“下丘脑GHD”是下丘脑无法产生和/或传输神经内分泌信息传递激素(neuroendocrine messaging hormone)——生长激素释放激素(GHRH)，该激素引导功能正常的垂体产生GH；“功能性GHD”是其他激素的失效和与垂体无法产生、吸收和/或利用GH有关的代谢功能的失效。
在一个实施方案中，患有GHD的人类患者是成人。GHD包括“成人生长激素缺乏”或“AGHD”，其可基于GH缺乏开始显现的生命阶段进行分类。例如，成人可能患有为童年期发病GHD(包括儿童发病GHD和儿童发病特发性GHD)的延续的AGHD，其开始于婴儿期或童年期。童年期发病AGHD的原因包括但不限于，在脑垂体中或其附近的发育缺陷；关于GH的产生的遗传问题；普拉德-威利综合征(Prader-Willisyndrome)；特纳综合征(Turner’s syndrome)；面部中线缺陷(midlinefacial defect)；以及由于肿瘤、感染、放射治疗或严重头部伤害而对脑垂体或周围区域造成的损伤。由于受到手术、头颅放疗或化疗的影响，在童年时幸存于脑肿瘤的成人可能处于患有GHD的风险中。
AGHD可在儿童时没有被诊断为GH缺乏的成人中发展，即，成人发病GHD(包括成人发病GHD和特发性成人发病GHD)。成人发病AGHD可能由脑垂体的损伤或创伤而引起。该损伤通常由肿瘤(例如，在脑垂体中和/或脑垂体附近的肿瘤；或者在下丘脑中的肿瘤)所引起。垂体肿瘤可能压迫腺体，或者当通过神经外科移除肿瘤时可能发生损伤。感染、血管疾病、严重头部伤害或用于治疗头颈部肿瘤的头颅放疗或化疗也可对垂体造成损伤。AGHD可由以下原因引起：发生在成人中且在其出生或出生后不久发生的创伤；中枢神经系统感染；下丘脑或脑垂体的肿瘤；浸润性或肉芽肿性疾病；颅脑照射；手术；或特发性原因。老年人中的GHD在生活质量下降、疲劳和身体组成的改变方面显现出来。GH缺乏和垂体功能减退的成人的身体组成、骨代谢和脂质曲线上的异常明显不同于由于正常老化而发生的那些异常。AGHD包括成人中的先天性或获得性GH缺乏，以及任何其他可以对其使用GH的成人指征(包括受试者的内源性生长激素水平不一定缺乏的情况)。
身体生长中涉及的大多数过程受多种肽和激素的调节，并且此类肽和激素及其类似物已经用于治疗生长激素相关的疾病、病症和状况。然而，可商购获得的生长激素的使用在处置罹患此类疾病、病症和状况的受试者中未达到最佳成功。特别是，剂量优化和给药频率对于在生长激素相关疾病和病症的治疗中使用的肽和激素生物制剂是重要的。生长激素具有短半衰期(例如，当皮下给药时通常短于4小时)这一事实需要频繁(例如每日)给药以实现临床益处，这导致在此类患者的处置中的困难。不依从每日生长激素(GH)注射可导致治疗效果的丧失。
本发明涉及安全性和耐受性的提高，以及患有GH缺乏(GHD)的成人在施用单次给药的长效rhGH类似物VRS-317后达到在目标范围内的IGF-I水平的能力，VRS-317的序列示于图1中(SEQ ID NO:1)。如实施例中所详述的，在随机、双盲、以安慰剂为对照的、单次递增剂量研究中，对50名GHD成人(平均年龄45岁)以每组10名受试者(每组8名积极治疗，2名安慰剂治疗)的5个治疗组进行了研究。主要结果测量指标包括不良事件、安全性实验室指标、VRS-317药代动力学和药效学(包括但不限于IGF-I和IGFBP-3浓度的测定)。结果表明，使用0.80mg/kg的VRS-317单次给药给药时，在受试者中达到了131小时的平均终末消除半衰期。0.05、0.10、0.20、0.40和0.80mg/kg的单次VRS-317剂量(大约等同于在30天内0.3至5.0μg/kg的每日rhGH剂量)以剂量依赖的方式安全地增加了IGF-I响应的幅度和持续时间。在单次0.80mg/kg剂量后，血清IGF-I保持在-1.5至1.5标准差(SD)的正常范围内平均三周。在接受VRS-317的受试者中未观察到意外或严重的不良事件。与先前研究的rhGH产品相比，VRS-317的消除半衰期为30-60倍更长，并且促进更持久的IGF-I响应。延长的IGF-I响应不以过度暴露于高IGF-I水平为代价。药代动力学和药效学结合观察到的安全性曲线表明了使用VRS-317进行安全且有效的每月给药的潜力。在实施例1和2中进一步讨论了本研究的方案、结果和分析。
在一方面，本发明提供了通过向人类患者施用人生长激素-XTEN(hGH-XTEN)融合蛋白来治疗该患者的生长激素缺乏(GHD)的方法。在一个实施方案中，该方法包括向患者施用作为团剂的hGH-XTEN融合蛋白。在另一个实施方案中，该团剂为治疗有效的、根据体重调整的团剂。在一个其他实施方案中，该团剂为约0.05mg/kg至约3.0mg/kg。在一个实施方案中，该融合蛋白包含与SEQ ID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
在一方面，所述团剂可在剂量范围内施用。应注意，当提到施用约第一mg/kg至约第二mg/kg的团剂时，“第一mg/kg”术语可包括第一个mg/kg值，而“第二mg/kg”术语可包括第二个mg/kg值。
在一个实施方案中，hGH-XTEN融合蛋白包含：(i)与SEQ ID NO.1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列；(ii)SEQ ID NO：1的氨基酸序列；(iii)与SEQ ID NO：7具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列；(iv)SEQ ID NO：7的氨基酸序列；(v)与SEQ ID NO：83具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列；或者(vi)SEQ ID NO：83的氨基酸序列。
在一个实施方案中，治疗人类患者的GHD的方法包括施用单次给药的hGH-XTEN融合蛋白，该hGH-XTEN融合蛋白包含与SEQ ID NO：1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列。在另一个实施方案中，该单次给药包含hGH-XTEN融合蛋白的治疗有效的、根据体重调整的团剂。在一个另外的实施方案中，该团剂为约0.05mg/kg至约3.0mg/kg，或者约0.05mg/kg至约0.8mg/kg。在另一个实施方案中，该团剂为约0.05mg/kg、约0.1mg/kg、约0.2mg/kg、约0.4mg/kg或约0.8mg/kg。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
在一个另外的方面，在合适的一段时间内定期向人类患者施用hGH-XTEN融合蛋白的团剂，该段时间可以是有限的或无限的。在一个实施方案中，该团剂为每周、每两周、每三周或每月施用。在其他实施方案中，该团剂为每月一次、每月两次、每月三次或每月四次施用。在另一个实施方案中，该团剂为约每7天、约每10天、约每14天、约每21天、约每28天或约每30天施用。在一个实施方案中，该团剂并非每日施用，或者为非每日的团剂。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
在另一方面，用于人类患者的hGH-XTEN融合蛋白的另外的团剂和团剂范围是合适的。在一个实施方案中，该团剂为约0.05mg/kg至约0.8mg/kg，约0.8mg/kg至约1.2mg/kg，或约0.05mg/kg至约3.0mg/kg。在另一个实施方案中，该团剂选自约0.05mg/kg、约0.1mg/kg、约0.2mg/kg、约0.4mg/kg、约0.8mg/kg、约1.0mg/kg、约1.2mg/kg、约1.4mg/kg、约1.6mg/kg、约1.8mg/kg、约2.0mg/kg、约2.2mg/kg、约2.4mg/kg、约2.6mg/kg、约2.7mg/kg、约2.8mg/kg和约3.0mg/kg。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
就使用hGH-XTEN融合蛋白治疗后人类患者的IGF-I水平来说，本发明的方法是有利的。由于高IGF-I被认为是癌症的危险因素，因此高水平的血液IGF-I是不期望的(Svensson等人.J Clin Endocrin Metab.电子版,2012年9月26日,doi:10.1210/jc.2012-2329)。人体中IGF-I的产生主要是GH信号传导的结果，并且IGF-I是GH治疗期间观察到的合成代谢作用的重要介质(Le Roith等人(2001).Endocr Rev 22,53-74)。因此，IGF-I是hGH-XTEN融合蛋白生物活性的重要的药效学标志。在实践中，IGF-I对GH(例如，每日rhGH治疗)的响应根据针对不同年龄和性别的标准数据进行解释(Vance等人(1999).N Engl J Med 341,1206-16；Molitch等人(2011).J Clin Endocrinol Metab 96,1587-609)。该解释最容易使用IGF-I标准差评分(IGF-I SDS)完成。此外，患有GH缺乏的成人与健康成人一样具有一定范围的基线IGF-I值。因此，针对0时刻处的基线校正的IGF-I SDS可用于考察潜在的hGH-XTEN融合蛋白剂量对IGF-I响应的影响。例如，VRS-317按剂量组的基线校正的IGF-ISDS的变化时程示于图5中。
在一方面，本发明提供了治疗GHD的方法，在该方法中，在施用hGH-XTEN融合蛋白后人类患者维持正常范围内的IGF-I响应(例如，如通过平均IGF-I SDS所测量的)。对于IGF-I SDS，正常范围通常为约-1.5至约1.5，但也可为约-2.0至约2.0。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
应该注意的是，在提到约第一值(例如，-2.0)至约第二值(例如，2.0)的IGF-I SDS时，“第一值”可包括第一个值，而“第二值”可包括第二个值。
在一个实施方案中，本发明提供了通过向人类患者施用hGH-XTEN融合蛋白来治疗该患者的生长激素缺乏(GHD)的方法，其中给药后人类患者的血清IGF-I标准差评分(SDS)为约-2.0至约2.0。在一个实施方案中，该方法包括向患者施用作为团剂的hGH-XTEN融合蛋白。在另一个实施方案中，该团剂是治疗有效的、根据体重调整的团剂。在另一个实施方案中，该团剂对于在施用团剂后将患者的血清IGF-I标准差评分(SDS)维持在约-2.0至约2.0(i)至少7天；(ii)至少约10天；或(iii)至少约20天是有效的。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
在一个实施方案中，本发明提供了治疗人类受试者的人生长激素缺乏(GHD)的方法，该方法包括向患有GHD的受试者施用药物组合物，该药物组合物包含有效量的具有图1所示氨基酸序列(SEQ ID NO：1)的hGH-XTEN融合蛋白，其中所述量为单次团剂中的至少约0.05mg/kg，并且进一步地，其中所述量对于在施用融合蛋白的单次团剂后将受试者的血清IGF-I SDS维持在约-1.5至约1.5(i)至少7天；(ii)至少约10天；或(iii)至少约20天是有效的。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
在所述方法的进一步的实施方案中，施用于人类患者的hGH-XTEN融合蛋白的有效量为至少约0.1mg/kg、至少约0.2mg/kg、至少约0.4mg/kg、至少约0.8mg/kg、至少约1.0mg/kg、至少约1.2mg/kg、至少约1.4mg/kg、至少约1.6mg/kg、至少约1.8mg/kg、至少约2.0mg/kg、至少约2.2mg/kg、至少约2.4mg/kg、至少约2.6mg/kg、至少约2.7mg/kg、至少约2.8mg/kg或至少3.0mg/kg。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
在所述方法的另一个实施方案中，施用于人类患者的有效量为约0.05mg/kg至约3.0mg/kg。在所述方法的另一个实施方案中，施用的有效量为约0.2mg/kg至约0.8mg/kg。在所述方法的另一个实施方案中，所施用的hGH-XTEN融合蛋白的量对于在施用单次给药的该融合蛋白量后将受试者的血清IGF-I SDS维持在约-1.5至约1.5至少约15天或至少约20天是有效的。例如，施用VRS-317后按剂量组的平均IGF-I SDS示于图6中。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
本发明的方法提供了特别的优点，因为hGH-XTEN融合蛋白的施用在人类患者中提供了可观察到的且延长的IGF-I响应(例如，如通过IGF-I SDS所测量的)，其不伴随或不以过度暴露于高水平的IGF-I(这是不期望的)为代价。也就是说，IGF-I响应维持在升高的水平上，该水平根据当前的标准仍被认为是可接受的，例如，如1.5或更小的IGF-ISDS或者2.0或更小的IGF-I SDS所指示的。
在一个实施方案中，本发明提供了在具有生长激素缺乏的人类患者中实现有益效果的方法，该方法包括向受试者施用治疗有效量的hGH-XTEN融合蛋白的步骤，其中所述施用导致与生长激素相关疾病、病症或状况相关的一个或多个生化或生理参数或临床终点的改善。所述有效量在帮助治疗(例如，治愈或降低严重程度)生长激素相关疾病、病症或状况的有害作用方面产生有益效果。在一些情况下，用于实现有益效果的方法包括施用治疗有效量的hGH-XTEN融合蛋白组合物以治疗患有生长激素相关疾病、病症或状况的受试者，该疾病、病症或状况包括但不限于成人(包括在儿童时经历生长激素相关病症如特纳综合征、普拉德-威利综合征、特发性身材矮小或子宫内生长迟缓的成人)中的先天性或获得性GH缺乏；和经历慢性肾衰竭、AIDS消耗、肥胖、多发性硬化、衰老、纤维肌痛、克罗恩病、溃疡性结肠炎、肌营养不良症、低肌肉质量(例如，健身)、低骨密度或可以对其利用GH的任何其他适应症的成人(但是对其而言，受试者中的内源性生长激素水平不一定缺乏)。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
本发明的方法包括向人类患者施用治疗有效量的hGH-XTEN的相继或连续剂量，持续足以达到和/或维持期望的参数或临床效果的一段时间，并且治疗有效量的此类连续剂量建立了hGH-XTEN的治疗有效剂量方案；即融合蛋白组合物的连续施用剂量的计划表，其中以治疗有效量给予该剂量，以对代谢疾病状态或状况(包括但不限于本文所述的那些)的任何临床指征或症状、方面、测量的参数或特征产生持续的有益效果。在该方法的一个实施方案中，参数包括但不限于IGF-I浓度、IGF-I/IGFBP-3比、IGFBP3浓度、体重变化、瘦体重、身体质量指数的变化、总体脂肪(脂细胞脂肪/组织)、躯干脂肪、对胰岛素挑战的响应、软骨细胞的分裂速率(division rate)、软骨细胞数、骨密度、骨龄、骨生长、骨转换、骨骺板宽度的增加、胆固醇的减少、甘油三酯的减少和LDL的减少。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
在一个实施方案中，所述药物组合物以治疗有效剂量施用。在另一实施方案中，在给药期的时长中利用治疗有效剂量方案(如本文所述)使用多个连续剂量施用所述药物组合物。
hGH-XTEN的治疗有效量根据诸如个体的疾病状态、年龄、性别和体重等因素以及抗体或抗体部分在个体中引发期望的反应的能力而变化。治疗有效量也是其中hGH-XTEN的治疗有益效果超过任何毒性或有害作用的量。
在一个实施方案中，该方法包括向人类GHD患者施用人生长激素hGH-XTEN融合蛋白的至少两个治疗有效的、根据体重调整的团剂，该融合蛋白与图1所示序列(SEQ ID NO:1)具有至少约90％或至少约95％或至少约96％或至少约97％或至少约98％或至少约99％的序列同一性，其中所述团剂的所述施用间隔至少约7天、至少约10天、至少约14天、至少约21天、至少约28天或至少约每月，并且其中hGH-XTEN融合蛋白的治疗有效的、根据体重调整的团剂选自：约0.05mg/kg、约0.1mg/kg、约0.2mg/kg、约0.4mg/kg、约0.8mg/kg、约1.0mg/kg、约1.2mg/kg、约1.4mg/kg、约1.6mg/kg、约1.8mg/kg、约2.0mg/kg、约2.2mg/kg、约2.4mg/kg、约2.6mg/kg、约2.7mg/kg、约2.8mg/kg和3.0mg/kg。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
在另一个实施方案中，向人类患者皮下施用hGH融合蛋白的治疗有效的、根据体重调整的团剂。在一些实施方案中，人类患者在施用该hGH-XTEN后具有大于约-2.0、大于约-1.5、大于约-1.0、大于约-0.5或大于约0、大于约0.5、大于约1.0、大于约1.5、大于约1.6、大于约1.7、大于约1.8或大于约1.9的血清IGF-I标准差(SD)评分。在一个实施方案中，该hGH-XTEN融合蛋白具有如图1所示的氨基酸序列(SEQ IDNO:1)。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
在一个实施方案中，本发明提供了一种治疗人类受试者的人生长激素缺乏(GHD)的方法，其包括向患有GHD的受试者施用药物组合物，该药物组合物包含有效量的具有图1所示氨基酸序列(SEQ ID NO:1)的hGH-XTEN融合蛋白，其中所述量为单次团剂中的至少约0.05mg/kg，并且进一步地，其中所述量对于在施用融合蛋白的单次团剂后将受试者的血清IGF-I SD评分维持在约-1.5至约1.5至少10天是有效的。在该方法的进一步的实施方案中，施用的量为至少0.2mg/kg。在该方法的另一个实施方案中，施用的量为约0.05mg/kg至约3.0mg/kg。在该方法的另一个实施方案中，施用的量为约0.2mg/kg至约0.8mg/kg。在该方法的另一个实施方案中，施用的量对于在施用单次给药的融合蛋白后将受试者的血清IGF-I SD评分维持在约-1.5至约1.5至少20天是有效的。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
在另一个实施方案中，本发明提供了一种治疗人类受试者的人生长激素缺乏(GHD)的方法，其包括向患有GHD的受试者施用药物组合物，该药物组合物包含有效量的具有图1所示氨基酸序列(SEQ IDNO:1)的hGH-XTEN融合蛋白，其中所述量为单次团剂中的至少约0.05mg/kg，并且对于在施用融合蛋白的单次团剂后将所述融合蛋白的血浆浓度维持在高于约10ng/mL至少10天的一段时间是有效的。在该方法的进一步的实施方案中，施用的量为至少0.2mg/kg。在该方法的另一个实施方案中，施用的量为约0.05mg/kg至约3.0mg/kg。在该方法的另一个实施方案中，施用的量为约0.2mg/kg至约0.8mg/kg。在该方法的另一个实施方案中，施用的量对于在施用融合蛋白的单次团剂后将所述融合蛋白的血浆浓度维持在高于约10ng/mL至少20天的一段时间是有效的。在该方法的另一个实施方案中，施用的量对于在施用融合蛋白的单次团剂后将所述融合蛋白的血浆浓度维持在高于约10ng/mL至少30天的一段时间是有效的。在该方法的另一个实施方案中，施用的量对于在施用融合蛋白的单次团剂后将所述融合蛋白的血浆浓度维持在高于约100ng/mL至少10天的一段时间是有效的。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
在一个实施方案中，本发明提供了一种治疗人类受试者的人生长激素缺乏(GHD)的方法，其包括向患有GHD的受试者施用药物组合物，该药物组合物包含有效量的具有图1所示氨基酸序列(SEQ ID NO:1)的hGH-XTEN融合蛋白，其中所述量为单次团剂中的至少约0.05mg/kg，并且对于在施用融合蛋白的单次团剂后将受试者的血浆IGF-I SD评分在受试者的基线IGF-I SD评分之上提高至少0.5而不引起临床上显著水平的副作用是有效的，该副作用选自头痛、关节痛、肌痛、水肿、恶心和肌肉疲劳。如本文所用的，“临床上显著水平的副作用”意指该副作用不是意料之外的或者不是严重的不良事件。轻度且短暂的副作用，即使是头痛、关节痛、肌痛、水肿、恶心和肌肉疲劳中的一种或其他已知与生长激素给药相关的副作用，也不会被认为是临床上显著的水平。在治疗GHD的方法的另一个实施方案中，施用的量为至少约0.2mg/kg。在治疗GHD的方法的另一个实施方案中，施用的量为约0.05mg/kg至约3.0mg/kg。在治疗GHD的方法的另一个实施方案中，施用的量为约0.2mg/kg至约0.8mg/kg。在治疗GHD的方法的另一个实施方案中，施用的量为约0.2mg/kg至约3.0mg/kg。在治疗GHD的方法的另一个实施方案中，皮下施用单次团剂。在治疗GHD的方法的另一个实施方案中，使用两个或更多个连续剂量施用包含hGH-XTEN融合蛋白的药物组合物。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
在一个另外的方面，本发明的方法涉及针对GHD疗法的改善的治疗方案，包括改善有需要的受试者例如人类GHD患者的脂质代谢参数。在一个实施方案中，改善有需要的受试者的脂质参数的方法包括施用hGH-XTEN融合蛋白的至少两个治疗有效的、根据体重调整的团剂，其中所述团剂的施用间隔至少约7天或至少约10天、至少约14天、至少约21天、至少约28天或至少约每月，并且其中该团剂提供所述受试者的脂质参数的改善。在一个实施方案中，脂质参数的改善是选自较低的甘油三酯水平、较低的胆固醇和较低的LDL水平的改善。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
本发明提供为人类患者确立本发明的hGH-XTEN药物组合物的剂量方案的方法。该方法包括使用可变的剂量间时段来施用治疗有效量的hGH-XTEN组合物的连续剂量，以确定足以达到和/或维持所需参数、血液水平或临床效果的给药间隔；有效间隔的治疗有效量的这种连续剂量确立了hGH-XTEN针对GHD状况的治疗有效的剂量方案。因此，在一个方面，本发明提供一种用于对人生长激素缺乏(GHD)治疗有效的治疗方案的hGH-XTEN组合物。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
在另一方面，本发明提供一种用于针对人生长激素缺乏(GHD)的治疗方案的hGH-XTEN融合蛋白，该方案包括向人类患者施用hGH-XTEN融合蛋白。
在一个实施方案中，该治疗方案包括向人类患者施用hGH-XTEN融合蛋白的团剂。在另一个实施方案中，该团剂是(i)治疗有效的、根据体重调整的团剂；和/或(i)约0.05mg/kg至约3.0mg/kg。在一个另外的实施方案中，该治疗方案包括每周、每两周、每三周或每月施用团剂。在一个另外的实施方案中，该治疗方案包括团剂的皮下施用。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
在一个实施方案中，该方案包括向人类患者施用hGH-XTEN融合蛋白的至少两个团剂，其中该剂量为约0.05mg/kg、约0.1mg/kg、约0.2mg/kg、约0.4mg/kg、约0.8mg/kg、约1.0mg/kg、约1.2mg/kg、约1.4mg/kg、约1.6mg/kg、约1.8mg/kg、约2.0mg/kg、约2.2mg/kg、约2.4mg/kg、约2.6mg/kg、约2.7mg/kg、约2.8mg/kg和3.0mg/kg。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。在另一个实施方案中，该剂量作为至少两个团剂施用，其中所述团剂的施用间隔至少约7天或至少约10天、至少约14天、至少约21天、至少约28天或至少约每月。
在该治疗方案的一个实施方案中，所述团剂的施用间隔至少约一个月、至少约31天、至少约30天、至少约29天、至少约28天、至少约27天、至少约26天、至少约25天、至少约24天、至少约23天、至少约22天、至少约21天、至少约20天、至少约19天、至少约18天、至少约17天、至少约16天、至少约15天、至少约14天、至少约13天、至少约12天、至少约11天、至少约10天、至少约9天、至少约8天、至少约7天、至少约6天、至少约5天、至少约4天、至少约3天或至少约2天。在另一个实施方案中，本发明提供一种连续剂量方案，其中每个团剂每周(或按周)、每两周、每三周、每四周或每月施用。
在用于治疗方案的hGH-XTEN组合物的一个实施方案中，hGH-XTEN融合蛋白包含如图1所示的氨基酸序列(SEQ ID NO:1)。在一个实施方案中，治疗有效剂量治疗方案包括向受试者施用至少两个治疗有效的、根据体重调整的团剂，其中皮下施用该剂量。
通常，“团剂”是在短时段内施用的剂量。在另一个实施方案中，团剂在约1至约30分钟、约1至约20分钟、约1至约15分钟、约1至约10分钟或约1至约5分钟内施用。在一个实施方案中，团剂在约1至约5分钟内施用。在一个另外的实施方案中，团剂是皮下团剂。
在另一方面，所述治疗方案导致人类患者在施用团剂后表现出血清IGF-I标准差评分(SDS)的改善。在一个实施方案中，患者在施用团剂后IGF-I SDS为约-2.0至约2.0。在另一个实施方案中，IGF-I SDS选自大于约-2.0、大于约-1.5、大于约-1.0、大于约-0.5、大于约0、大于约0.5、大于约1.0和大于约1.5。在一个另外的实施方案中，人类患者在施用团剂后表现出所述IGF-I SDS，其中该施用选自每周、每两周、每三周和每月施用。
在另一方面，所述治疗方案导致人类患者的IGF-I浓度在施用后归一化。在一个实施方案中，该方案导致IGF-I浓度在施用第一或第二剂量后归一化至少约7天或至少约10天或至少约14天、至少约16天、至少约17天或至少约21天。
在一个实施方案中，所述治疗方案导致血清IGF-I浓度在施用第一或第二剂量后归一化至少约7天或至少约10天或至少约14天、至少约17天或至少约21天。如本领域普通技术人员将会理解的，“归一化”将根据诸如个体的疾病状态、年龄、性别和体重等因素而不同。在另一个实施方案中，该方案导致血清IGF-I标准差(SD)评分在施用第一或第二剂量后大于约-2.0、大于约-1.5、大于约-1.0、大于约-0.5或大于约0。
在一个另外的方面，所述治疗方案导致患者在施用团剂后在至少一个与GHD评价有关的参数上临床显著的降低。在一个实施方案中，该治疗方案导致患者在施用团剂后至少一个参数降低，该参数选自血清胆固醇、血清甘油三酯和血清低密度脂蛋白(LDL)。在另一个实施方案中，该治疗方案包括每周、每两周、每三周或每月施用团剂。
在另一个实施方案中，所述方案导致患者在施用第一或第二团剂后在选自血清胆固醇、血清甘油三酯和血清LDL的至少一个参数上临床显著的降低。在另一个实施方案中，该方案导致在施用第一或第二团剂后AUC为至少约11,861ng-hr/mL或至少约33,375ng-hr/mL或至少约91,006ng-hr/mL或至少约241,288ng-hr/mL或至少约402,543ng-hr/mL。在该方案的另一个实施方案中，人类患者在两个或更多个团剂后实现至少一个参数的改善，该参数选自骨密度、骨生长和骨骺板宽度的增加。在一个另外的实施方案中，上述改善是至少约10％，或至少约20％，或至少约30％，或至少约40％，或至少约50％，或至少约60％，或至少约70％，或至少约80％，或至少约90％。在另一个实施方案中，上述改善百分比类似于或不次于使用hGH的每日剂量等效量每日施用未连接到XTEN的hGH所达到的改善。
在另一方面，本发明提供用治疗有效量的hGH-XTEN融合蛋白治疗人生长激素缺乏(GHD)的方法，其剂量等于或等同于小于每日施用的相应hGH(未连接至XTEN)的有效量。在一个实施方案中，本发明提供治疗人生长激素缺乏(GHD)的方法，其包括向人类患者施用治疗有效量的人生长激素(hGH)-XTEN融合蛋白，其中该hGH融合蛋白的剂量等同于小于约2μg hGH/kg/天至约12μg hGH/kg/天的量。在一个实施方案中，该人类患者是成人。
在一个另外的方面，本发明提供治疗人生长激素缺乏(GHD)的方法，包括向人类GHD患者施用剂量低于或小于重组hGH的等效每日剂量(例如，rhGH的推荐的每日剂量)的hGH-XTEN融合蛋白。
在一个实施方案中，该方法包括施用作为团剂的hGH-XTEN融合蛋白，该团剂等同于小于(i)约2μg hGH/kg/天至约20μg hGH/kg/天；或(ii)约2μg hGH/kg/天至约12μg hGH/kg/天的hGH/kg/天剂量。
在一个方面，该团剂可在等同于小于hGH/kg/天剂量的剂量范围上施用。应当指出，在提到等同于小于约第一μg hGH/kg/天至约第二μghGH/kg/天的hGH/kg/天剂量的团剂时，术语“第一μg hGH/kg/天”可包括第一μg hGH/kg/天的值，而术语“第二μg hGH/kg/天”可包括第二μghGH/kg/天的值。
在另一个实施方案中，所述团剂是hGH-XTEN融合蛋白的治疗有效的、根据体重调整的团剂。在一个另外的实施方案中，所述团剂等同于小于在约7天、约14天、约21天、约28天或约30天中施用的hGH/kg/天剂量。在一个实施方案中，本发明提供治疗人生长激素缺乏(GHD)的方法，包括向人类GHD患者施用人生长激素hGH-XTEN融合蛋白的至少两个治疗有效的、根据体重调整的团剂，其中所述团剂的施用间隔至少约一周，并且其中hGH-XTEN融合蛋白的剂量等同于(i)小于约0.3μg hGH/kg/天至约18.0μg hGH/kg/天；或(ii)小于约0.3μg hGH/kg/天至约18.6μg hGH/kg/天。在另一个实施方案中，hGH-XTEN融合蛋白的剂量等同于(i)小于约2μg hGH/kg/天至约12μg hGH/kg/天；或(ii)小于约2μg hGH/kg/天至约20μg hGH/kg/天。在另一个实施方案中，所述团剂的施用间隔至少约7天、至少约10天、至少约14天、至少约21天、至少约28天或至少约每月。在一个实施方案中，hGH的剂量等效量为小于约4.8μg/kg/天。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
在另一个实施方案中，所述团剂等同于小于约2μg hGH/kg/天的hGH/kg/天剂量。在另一个实施方案中，该剂量等同于小于约0.3μghGH/kg/天、约0.6μg hGH/kg/天、约1.2μg hGH/kg/天、约2.0μg hGH/kg/天、约2.4μg hGH/kg/天、约4.0μg hGH/kg/天、约4.8μg hGH/kg/天、约6.0μg hGH/kg/天、约6.2μg hGH/kg/天、约7.4μg hGH/kg/天、约8.0μg hGH/kg/天、约8.6μg hGH/kg/天、约9.8μg hGH/kg/天、约10μghGH/kg/天、约11.1μg hGH/kg/天、约12μg hGH/kg/天、约12.4μg hGH/kg/天、约13.6μg hGH/kg/天、约14μg hGH/kg/天、约14.8μg hGH/kg/天、约16.0μg hGH/kg/天、约16.8μg hGH/kg/天、约17.4μg hGH/kg/天、约18μg hGH/kg/天、约18.6μg hGH/kg/天或约20μg hGH/kg/天。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
在一个另外的实施方案中，所述团剂等同于小于在约7天、约14天、约21天、约28天或约30天中施用的hGH/kg/天剂量。
在一个另外的实施方案中，方法包括向患者施用人生长激素-XTEN(hGH-XTEN)融合蛋白的治疗有效的、根据体重调整的团剂，该融合蛋白包含与图1所示序列(SEQ ID NO.1)具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列，其中施用于患者的人生长激素的质量等同于小于0.006mg/kg/天。在另一个实施方案中，施用于患者的人生长激素的质量等于约0.0003mg/kg/天至约0.005mg/kg/天。在一个另外的实施方案中，该方法包括每月向患者施用hGH-XTEN。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
在又另一个实施方案中，所述hGH-XTEN融合蛋白包含如图1所示的氨基酸序列(SEQ ID NO:1)。在其他实施方案中，所述施用是皮下施用。
在另一方面，本发明提供使有需要的受试者的血清IGF-I水平归一化的方法。在一个实施方案中，该方法包括向人类患者施用作为团剂的hGH-XTEN融合蛋白，该团剂在将患者的IGF-I SDS在受试者的基线IGF-I SDS之上提高至少0.5或至少1.0方面是有效的。在另一个实施方案中，施用该团剂后在不存在临床显著水平的选自头痛、关节痛、肌痛、水肿、恶心和肌肉疲劳的副作用的情况下实现IGF-I SDS的提高。在一个另外的实施方案中，该团剂为(i)治疗有效的、根据体重调整的团剂；和/或(ii)皮下施用。
在一个另外的实施方案中，该方法包括向患有GHD的受试者施用人生长激素hGH-XTEN融合蛋白的至少两个治疗有效的、根据体重调整的团剂，其中该团剂提供所述受试者中正常的血清IGF-I水平。在另一个实施方案中，所述团剂的施用间隔至少约7天或至少约10天、至少约14天、至少约21天、至少约28天或至少约每月。在该方法的一个另外的实施方案中，所述团剂的施用导致受试者的血清IGF-I水平归一化至少约5天，或至少约10天，或至少约14天，或至少约17天，或至少约21天。图6提供了在各种患者中IGF-I归一化的图示。在一个另外的实施方案中，正常的血清IGF-I水平的特征在于高于约-2.0、高于约-1.5、高于约-1.0、高于约0、高于约0.5、高于约1.0或高于约1.5的血清IGF-I标准差(SD)。在另一个实施方案中，正常的血清IGF-I水平的特征在于约-1.5至约1.5、约-1.5至约1.0、约-1.5至约0.5、约-1.5至约0、约-1.5至约-0.5以及约-1.5至约-1.0的血清IGF-I标准差(SD)。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
在另一个实施方案中，所述受试者是患有GHD的人类受试者。在一个另外的实施方案中，所述施用是皮下施用。在一个另外的实施方案中，所述hGH-XTEN融合蛋白的治疗有效的、根据体重调整的团剂选自：约0.05mg/kg、约0.1mg/kg、约0.2mg/kg、约0.4mg/kg、约0.8mg/kg、约1.0mg/kg、约1.2mg/kg、约1.4mg/kg、约1.6mg/kg、约1.8mg/kg、约2.0mg/kg、约2.2mg/kg、约2.4mg/kg、约2.6mg/kg、约2.7mg/kg、约2.8mg/kg和3.0mg/kg。在一个另外的实施方案中，所述人类患者是成人。在一个另外的实施方案中，IGF-I血清水平的归一化程度取决于hGH融合蛋白的治疗有效的、根据体重调整的团剂的剂量。在一个另外的实施方案中，IGF-I归一化的持续时间随hGH融合蛋白的治疗有效的、根据体重调整的团剂而增加。
在另一个实施方案中，本发明提供一种用作药物或用于治疗GHD的hGH-XTEN融合蛋白。在另一个实施方案中，本发明提供hGH-XTEN融合蛋白在制备用于治疗人类GHD患者的GHD的药物中的用途。在一个另外的实施方案中，本发明提供具有图1所示序列(SEQ ID NO:1)的融合蛋白在制备用于治疗GHD的药物中的用途。在其他实施方案中，hGH-XTEN融合蛋白以适合于团注给药的治疗有效的、根据体重调整的剂量提供。在一些实施方案中，hGH-XTEN融合蛋白的治疗有效的、根据体重调整的团剂选自：约0.05mg/kg、约0.1mg/kg、约0.2mg/kg、约0.4mg/kg、约0.8mg/kg、约1.0mg/kg、约1.2mg/kg、约1.4mg/kg、约1.6mg/kg、约1.8mg/kg、约2.0mg/kg、约2.2mg/kg、约2.4mg/kg、约2.6mg/kg、约2.7mg/kg、约2.8mg/kg和3.0mg/kg。在一个另外的实施方案中，所述人类患者是成人。在另一个实施方案中，皮下施用治疗有效的、根据体重调整的团剂的hGH-XTEN融合蛋白。在一些实施方案中，人类患者在施用hGH-XTEN融合蛋白后具有大于约-2.0、大于约-1.5、大于约-1.0、大于约-0.5、大于约0、大于约0.5、大于约1.0、大于约1.5、大于约1.6、大于约1.7、大于约1.8或大于约1.9的血清IGF-I标准差(SD)评分。在一个实施方案中，该hGH-XTEN融合蛋白包含如图1所示的氨基酸序列(SEQ ID NO:1)。
在另一方面，本发明提供用于治疗与生长激素缺乏(GHD)相关的疾病或状况的基于hGH-XTEN融合蛋白的治疗剂。为了预防、治疗或降低给定疾病或状况的严重程度，本发明的治疗剂的适当剂量将取决于将要治疗的疾病或状况的类型(如以上定义的)、疾病或状况的严重程度和病程、该治疗剂是否为了治疗目的而施用、先前的疗法、患者的临床病史和对该治疗剂的反应，以及主治医生的裁量。
在另一方面，本发明提供了一种用于延迟或减缓与GHD相关的疾病或状况的进展的方法。在一个实施方案中，该方法包括向被诊断为患有疾病、状况或病症的受试者施用有效量的hGH-XTEN融合蛋白。在另一方面，本发明提供了一种用于治疗或减轻与GHD相关的疾病或状况的指标的方法。在一个实施方案中，该方法包括向处于疾病或状况危险中的受试者施用有效量的hGH-XTEN融合蛋白，其中该hGH-XTEN融合蛋白能有效对抗该疾病或状况的指标的发展。
在一个另外的方面，所述hGH-XTEN融合蛋白提供对抗人类受试者与GHD相关的疾病或状况的发展或进展、临床和/或组织学和/或生物化学和/或病理学指标(包括症状和体征两者)的改善效果。在一个实施方案中，该疾病或状况为GHD。在一个实施方案中，该指标包括升高的体脂肪水平(特别是向心性或躯干型肥胖，即腰部)、焦虑和抑郁、昏睡、情绪变化、孤立感、动机缺乏、血液胆固醇水平升高(例如，与高密度脂蛋白相比通常为高水平的低密度脂蛋白)、血液甘油三酯水平升高、性功能和兴趣下降、疲劳、瘦肌肉质量下降、细胞外液量减少、肌肉强度下降、体力和耐力下降以及骨密度降低。在另一个实施方案中，受试者处于与GHD相关的疾病或状况的危险中。通常，处于危险中的受试者先前会遭受针对垂体和/或下丘脑的一定的损害。在一个实施方案中，处于危险中的受试者先前被诊断为患有与垂体相关的肿瘤，和/或进行过用以治疗肿瘤的外科手术、化疗或放疗。在另一个实施方案中，处于危险中的受试者先前曾经或目前具有减少的向垂体的血液供应。在一个另外的实施方案中，处于危险中的受试者先前进行过颅脑消融，或者具有头部创伤史。在一些实施方案中，处于危险中的受试者先前或目前患有下丘脑-垂体疾病或病症。
对本文所述的疾病或状况(包括GHD)的治疗功效可通过在评估GHD中常用的各种评价来测量。例如，分泌激素的腺体的健康可以通过(但不限于)以下手段来评估：例如，IGF-I标准差评分(SDS)、生长激素刺激试验(GHST)、生长激素释放激素(GHRH)、刺激试验、内源性hGH脉冲的监测或测量、IGF-I水平、IGF-I结合蛋白质水平、其他血液或生物化学检验(例如，总胆固醇、低密度脂蛋白(LDL)胆固醇、高密度脂蛋白(HDL)胆固醇、甘油三酯和脂质)。
在一个另外的方面，本发明提供了提高人生长激素(hGH)疗法在人类患者中的功效的方法。在另一方面，本发明提供了当用hGH-XTEN融合蛋白治疗人类GHD患者时，确定在后续剂量期施用的hGH-XTEN融合蛋白的后续剂量的方法。“剂量期”意指在团剂的施用(例如，初始剂量)和团剂的下一次连续施用(例如，后续剂量)之间的时间。剂量期可以随一个或多个进一步的连续剂量而变化，或者可以保持恒定。
在一个实施方案中，前述提高功效的方法包括在施用初始剂量的人生长激素-XTEN(hGH-XTEN)融合蛋白的初始剂量期监测从患者获得的血浆或血清样品的IGF-I标准差评分(SDS)的步骤。在一个实施方案中，该hGH-XTEN融合蛋白包含与SEQ ID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列。在另一个实施方案中，该方法进一步包括基于在初始剂量期观察到的IGF-I SDS确定在后续剂量期施用的hGH-XTEN融合蛋白的后续剂量的步骤。在一个另外的实施方案中，该方法进一步包括在后续剂量期施用后续剂量。在一个另外的实施方案中，后续剂量改善了该治疗在后续剂量期中的功效。在另一个实施方案中，后续剂量高于、低于或等于初始剂量。初始剂量或后续剂量可以是本文描述的任何团剂。在一个另外的实施方案中，后续剂量期长于、短于或等于初始剂量期。初始剂量期或后续剂量期可以是本文描述的任何时段(例如，每周、每两周等，或每7天、每10天、每14天等)。
VII).剂型和药物组合物
在另一方面，本发明提供了包含本文所述的hGH-XTEN融合蛋白的团剂或剂型。
在一个实施方案中，hGH-XTEN融合蛋白的团剂或剂型包含对于人类患者而言治疗有效的、根据体重调整的团剂。在一个另外的实施方案中，该团剂或剂型包含约0.05mg/kg至约3.0mg/kg的hGH-XTEN融合蛋白。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
在一个另外的实施方案中，hGH-XTEN融合蛋白的团剂或剂量选自约0.05mg/kg、约0.1mg/kg、约0.2mg/kg、约0.4mg/kg、约0.8mg/kg、约1.0mg/kg、约1.2mg/kg、约1.4mg/kg、约1.6mg/kg、约1.8mg/kg、约2.0mg/kg、约2.2mg/kg、约2.4mg/kg、约2.6mg/kg、约2.7mg/kg、约2.8mg/kg和3.0mg/kg。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
在其他实施方案中，该团剂或剂型(i)用于治疗有需要的受试者例如人类患者中的人类GHD；和/或(ii)被配制成用于皮下施用。在一个另外的实施方案中，该hGH-XTEN融合蛋白包含如图1所示的氨基酸序列(SEQ ID NO:1)。在一个实施方案中，该团剂或剂型是包含具有图1所示序列(SEQ ID NO:1)的融合蛋白和药学上可接受的载体的药物组合物。
在另一个实施方案中，本发明提供试剂盒，其包含包装材料和至少第一容器，该容器包含前述实施方案的药物组合物，和标示出该药物组合物及储存和处理条件的标签，以及关于制备和/或向受试者施用该药物组合物的说明书页。
在一个另外的方面，本发明提供hGH-XTEN融合蛋白的组合物、药物组合物和剂量。在一个另外的实施方案中，该药物组合物或剂量包含具有图1所示序列(SEQ ID NO:1)或与序列SEQ ID NO.1具有至少约90％序列同一性的序列的融合蛋白。在另一个实施方案中，该剂量基于患者的体重用于人类患者。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。成人患者的体重可以是约45kg至约120kg。在一个另外的实施方案中，hGH-XTEN融合蛋白以药物组合物、组合物或作为一定量的剂量提供。在另一个实施方案中，hGH-XTEN融合蛋白以如下量提供：(i)约2.25mg至约6mg；(ii)约4.5mg至约12mg；(iii)约9mg至约24mg；(iv)约18mg至约48mg；(v)约36mg至约96mg；(vi)约45mg至约120mg；(vii)约54mg至约144mg；(viii)约63mg至约168mg；(ix)约72mg至约192mg；(x)约81mg至约216mg；(xi)约90mg至约240mg；(xii)约99mg至约264mg；(xiii)约108mg至约288mg；(xiv)约117mg至约312mg；(xv)约121.5mg至约324mg；(xvi)约126mg至约336mg；或(xvii)约135mg至约360mg。在一个另外的实施方案中，该药物组合物或剂量进一步包含药学上可接受的载体。
应当指出，在提到包含其量介于约第一mg与约第二mg之间的hGH-XTEN融合蛋白的组合物、药物组合物或剂量时，术语“第一mg”可包括第一mg值，而术语“第二mg”可包括第二mg值。
VIII).制品
在一个方面，本发明还提供了包含可用于治疗、预防和/或诊断疾病(例如，GHD)的材料的试剂盒和制品。在另一个实施方案中，本发明提供了试剂盒，其包含包装材料和至少第一容器，该容器包含前述实施方案的剂型或药物组合物，和标示出该剂型或药物组合物及储存和处理条件的标签，以及关于重建和/或向受试者施用该剂型或药物组合物的说明书页。在一个另外的实施方案中，该试剂盒包括容器和标签，该标签可位于该容器上或者与该容器相关联。该容器可以是瓶子、小瓶、注射器、筒体(包括自动注射器筒体)或任何其他合适的容器，并且可以由诸如玻璃或塑料的各种材料制成。该容器容纳具有如本文所述的hGH-XTEN融合蛋白的组合物，并且可以具有无菌进入孔。容器的实例包括带有塞子的小瓶，该塞子可被皮下注射针刺穿。试剂盒可具有另外的容器，该容器容纳各种试剂，例如，稀释剂、防腐剂和缓冲液。标签可以提供关于组合物的描述以及关于预期用途的说明。
在一个另外的方面，所述容器是预填充注射器。在一个实施方案中，该注射器中预填充具有如本文所述的hGH-XTEN融合蛋白的组合物。在一个另外的方面，本发明提供具有如本文所述的hGH-XTEN融合蛋白的组合物的容器，其中该容器适合于该组合物的自动注射。在一个实施方案中，该容器是筒体。在另一个实施方案中，该容器是自动注射笔中的筒体。本领域普通技术人员将会意识到，其他合适的自动注射装置也可以用于本发明。在一些实施方案中，该自动注射装置包含圆筒形外壳内的弹簧支承式注射器，该圆筒形外壳在注射前保护针尖。在一个实施方案中，患者按压该装置上的按钮，于是注射器针自动插入以递送内容物。
在另一个实施方案中，所述装置是气体喷射式自动注射装置。在其他实施方案中，气体喷射式装置包含具有加压气体的圆筒，但不包括针。一旦激活，该装置即驱使液体的微细射流穿过皮肤，而无需使用针。在一个另外的实施方案中，该装置是离子渗透装置或电动给药(EMDA)装置(例如，利用小电荷来穿过皮肤递送药剂，而不使用针)。
所述试剂盒具有至少一个容器，该容器包括包含本文描述的hGH-XTEN融合蛋白的分子作为活性剂。该容器可以包含hGH-XTEN融合蛋白剂型或药物组合物。可以提供标签，该标签指示该剂型或组合物可用于治疗疾病。该标签也可提供关于向需要治疗的受试者施用的说明。该试剂盒可进一步包含另外的容器，该容器具有药学上可接受的缓冲液，如抑菌性注射用水(BWFI)、磷酸盐缓冲盐水、林格氏溶液和右旋糖溶液。最后，该试剂盒还可包含任何其他合适的材料，包括其他缓冲液、稀释剂、过滤器、针和注射器。
在一个方面，本发明提供了一种试剂盒，其包含容纳用于向人类患者施用的药物组合物的容器，该药物组合物包含人生长激素-XTEN(hGH-XTEN)融合蛋白。在一个实施方案中，该hGH-XTEN融合蛋白包含与图1所示序列(SEQ ID NO.1)具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列。在另一个实施方案中，该试剂盒进一步包含与所述容器相关联的包装插页。在一个另外的实施方案中，该包装插页指示所述组合物用于通过施用超过一剂所述组合物而治疗生长激素缺乏。在一个实施方案中，该施用是施用约0.05mg/kg至约3.0mg/kg的hGH-XTEN的初始剂量和其量为约0.05mg/kg至约3.0mg/kg的hGH-XTEN的多个后续剂量。在另一个实施方案中，所述剂量在时间上彼此间隔至少约7天。该包装插页可进一步指示如本文所述的不同的剂量、剂量范围和剂量之间的时间。在一个另外的实施方案中，该人类患者是成人。
以下是本发明的方法、治疗方案和组合物的实施例。应当理解，鉴于以上提供的一般性描述，也可以实施各种其他实施方案。
实施例
实施例1-I期初步结果
关于单次给药的人生长激素类似物(VRS-317)在患有生长激素缺乏的成人中皮下给药时的安全性、药代动力学(PK)和药效学(PD)的I期试验已经完成，并在本文中详述。在为期60天、双盲、随机、以安慰剂(PBO)为对照的、分别为0.05、0.10、0.20、0.40和0.80mgVRS-317/kg的单次递增剂量研究(ClinicalTrials.gov NCT01359488)中，针对50名患有GHD的成人对VRS-317(一种长效rhGH融合蛋白，其序列示于图1中)进行了评估。由于为了延长rhGH半衰期而添加了N-端和C-端XTEN氨基酸，因此VRS-317是rhGH质量的约5倍。在猴中，VRS-317具有完全的生物利用度、快速吸收、约110小时的半衰期，并且在单次给药后产生了持续一个月的持续IGF-I响应。
最初，向受试者每日施用rhGH(最少28天；剂量范围为0.2-1.2mg/天)直到其血清IGF-I标准差(SD)评分稳定在-1.5至+1.5的范围内。随后使受试者停用rhGH，直至IGF-I SDS为<-1并且在使用VRS-317治疗前已下降≥0.75。在接受VRS-317或PBO后观察受试者48小时。在给药前以及在施用单次皮下剂量的VRS-317或PBO后30天中的不同时间，测定PK、PD(IGF-I)和成对空腹/餐后血糖。评估该试验的初步结果，包括28名受试者的安全性数据以及24名采用VRS-317或PBO治疗的受试者的PK/PD。PK/PD受试者(15名男性、9名女性)的平均(SD)年龄为46(12)岁且BMI为32(7)kg/m2。
VRS-317在皮下给药后2-3天达到Tmax并具有长的循环半衰期，这对于每月给药潜在地是足够的。IGF-I SDS的平均最大增量在PBO组、0.05、0.10和0.20mg/kg/月给药组中分别为0.33、0.32、0.96*和1.32**(*p＝0.012，**p＝0.0005(相对于PBO))。对于0.05、0.10和0.20mg/kg/月组，在开始两周IGF-I SDS高于VRS-317前水平的受试者的百分比分别为16％、66％和100％。这些单次VRS-317剂量等同于0.31、0.62和1.24μg hGH/kg/天(每日rhGH的典型AGHD剂量范围为2-12μg/kg/d)。
在受试者中未见药物相关的严重不良事件、给药后撤出或意外的相关的不良事件或注射部位脂肪萎缩。在受试者中平均空腹血糖、餐后血糖以及从空腹到餐后的改变未显示出显著的给药后变化。在受试者中未观察到安全性实验室信号。总之，在这一针对患有GHD的成人的VRS-317单次皮下给药的试验中，在低于在一个月的疗程中每日施用rhGH所通常使用的剂量的剂量下，安全地获得了IGF-I生成的分级响应。
实施例2-I期试验的完成
实施例1描述了关于单次给药的新型人生长激素类似物(VRS-317)在患有生长激素缺乏的成人中每月皮下施用时的安全性、药代动力学(PK)和药效学(PD)的I期试验的初步结果。该试验已结束并且在本文中报告了最终的结果。
在为期60天、双盲、随机、以安慰剂(PBO)为对照的、分别为0.05、0.10、0.20、0.40和0.80mg VRS-317/kg的单次递增剂量研究(ClinicalTrials.gov NCT01359488)中，针对患有GHD的50名成人(10名施用安慰剂/40名经积极治疗)对VRS-317进行了研究。试验设计概括如下。
患者在给药后的第一个48小时保持在临床单位内。在以下时间点评估免疫原性(抗体样品)：给药前、给药后30天和60天。图2示出了该I期试验的研究阶段。
目的：本研究的目的包括下述：评估单次皮下(SC)给药在GHD患者中的安全性和耐受性；确定皮下施用的VRS-317的单次给药药代动力学；根据胰岛素样生长因子-1(IGF-I)和结合蛋白质(IGFBP-3)以及骨转换(骨碱性磷酸酶)相对于基线的变化来评估VRS-317的生物活性的证据；以及确定在成年患者中在施用单次给药后一个月维持IGF-I水平在正常范围内(对于适当的年龄/性别)的剂量。
给药：由于已证实在接受VRS-317的猴子中GH的体内效力得到提高(Cleland等人.2012，同上)，因此用于人首次给药的VRS-317剂量范围被选择为近似于每个30天间期的典型给药范围的下半段内的每日rhGH剂量(即，0.03至0.5mg rhGH/天或约0.3至5.0μg/kg/天)。所选定的VRS-317的剂量为作为单次皮下注射而施用的0.05、0.10、0.20、0.40和0.80mg/kg。
如以下表2.1中所示，VRS-317单次皮下剂量水平处于或低于5μg/kg/天的等效平均成人GHD每日rhGH剂量。
表2.1
患者处置：加入的受试者患有生长激素缺乏(GHD)，如通过对胰岛素(GH峰值<5.0ng/mL)、精氨酸-GHRH(基于BMI的GH峰值)(Molitch ME等人.2011.J Clin Endocrinol Metab 96(6):1587-1609；CookDM等人.2009.Endocrine practice:official journal of the American Collegeof Endocrinology and the American Association of Clinical Endocrinologists15Suppl 2:1-29)、胰高血糖素(GH峰值<3.0ng/mL)(Yuen KC等人.2009.J Clin Endocrinol Metab 94(8):2702-2707)的阴性反应或至少3种其他垂体激素缺乏和对于年龄和性别的低IGF-I(Molitch ME等人.2011，同上)所确认的。当GHD是由鞍区损伤而引起时，扫描显示出至少6个月的稳定性。针对其他垂体激素缺乏的治疗在研究药物施用前稳定进行2个月。在施用VRS-317时，所有受试者的游离T4均在正常范围内。每名未接受每日糖皮质激素治疗的受试者对标准剂量(250μg)ACTH试验具有正常响应，从而排除继发性肾上腺机能不足。对于接受雌激素的女性患者，在整个研究中采用并维持经皮治疗。在研究药物施用之前，在所有受试者中表征针对每日rhGH的IGF-I响应。主要的排除标准包括出现显著的并发疾病(例如，糖尿病)、活动性恶性肿瘤、在筛选时存在抗hGH抗体、妊娠、哺乳或使用口服雌激素。
图3总结了该研究中的患者处置。没有患者在采用VRS-317(或安慰剂)治疗后退出研究。
研究程序和研究方法：最初，使所有受试者均保持每日rhGH持续最少28天，并且直到至少间隔一周得到的两个连续的IGF-I标准差评分(SDS)在-1.5至1.5(对于男性+2.0)的范围内。随后将受试者从每日rhGH中撤出，直到他们的IGF-I SDS至少降低0.75并且已降低至≤-1.0。随后将受试者随机分配至在彼时加入的治疗组。在第1天，所有受试者均接受使用带有29号针的胰岛素注射器施用的VRS-317或安慰剂的单次皮下(SC)给药。在给药前及给药后0.5、1.0、2、4、8、12、24、36和48小时采集药代动力学和药效学(PK/PD)样品。在给药后第4、8、11、15、18、22、25和30天进行另外的PK/PD采样。在给药前及给药后第8、15、22、30、44和60天评估葡萄糖和脂质代谢。在给药前以及给药后第30和60天进行抗VRS-317抗体的检测。在继续进行下一给药水平前，对安全性数据进行考察。在给药前及给药后选定的时间进行实验室安全性评估。试验包括标准血细胞计数、生物化学试验、餐后血糖、血红蛋白A1c(HbA1c)以及血糖、胆固醇、LDL、HDL和甘油三酯的空腹水平。
患者群体的定义：安全性群体由全部50名随机受试者组成。PK/PD群体由48名接受VRS-317或者安慰剂的受试者组成，并排除了接受不适于他们的体重的剂量的两名受试者(在0.80mg/kg剂量组中的一名受试者和在安慰剂组中的一名受试者)。
测定：使用ELISA测定所采集的血浆中的VRS-317浓度。该试验使用分别针对XTEN和rhGH结构域的捕获和检测抗体，以确保对完整分子的检测。测定在给药前以及在第30天和第60天采集的样品中的抗VRS-317抗体。由于来自高VRS-317浓度的干扰的可能性，在给药间隔结束时采集样品，并且使用采用酸解离的固相提取并随后进行直接电化学发光分析来进行测定。使用直接ELISA来测定抗rhGH抗体。使用由Esoterix,Inc.(Calabasas Hills，CA)进行的酸提取、IGF-II阻断放射免疫测定(RIA)来相对于生物分析标准测定IGF-I。IGF-I测定的定量下限为15ng/ml。IGFBP-3也在Esoterix通过RIA测定。IGFBP-3测定的定量下限为0.3mg/L。IGF-I和IGFBP-3的测定特异性标准差评分(SDS)使用针对所用测定的幂次变换的标准数据(power transformed normativedata)(Calabasas Hills,CA的Esoterix)来获得。
PK/PD分析：使用WinNonLinTM专业版v5.3(Pharsight Corporation,Mountain View,CA)通过非间室技术(non-compartmental techniques)来估算VRS-317PK参数。使用线性梯形法则计算在VRS-317的单次皮下给药后的IGF-I的曲线下面积，并通过将IGF-I AUC除以给药间期时间来计算平均IGF-I。
统计分析：根据数据库锁定之前完成的统计分析计划进行描述性统计和多变量分析。采用变化作为因变量、处理作为辅因子、基线值作为协变量，通过ANCOVA分析实验室参数相对于给药前基线的变化。将p值<0.05定义为具有统计显著性。
结果
患者处置与特征：对69名受试者进行入组筛查；有19名未通过筛查，并将50名受试者随机分为五组，每组由8名积极治疗的受试者和2名安慰剂处理的受试者组成。随机分组后未有受试者退出；全部50名随机分组的受试者完成了为期60天的剂量评估期。有21名女性和29名男性，其平均年龄为44.7岁(表2.2)。在五个给药组的各组中，年龄分布均相似；然而，在给药小组之间存在一定的性别失衡(安慰剂和0.10mg/kg组包括6名男性、2名女性；0.80mg/kg组具有3名男性、5名女性)。在所有剂量组中，稳定阶段中的每日rhGH剂量平均在0.4至0.6mg/天(4.1-5.8μg/kg/天)的范围内。对于随机分至VRS-317的受试者，rhGH撤药之后的IGF-I SDS的平均变化在-1.7至-2.4的范围内。
以下的表2.2提供了随机分组的受试者的特征。除非另有说明，数值均为平均值(最小值、最大值)。将基线定义为在研究药物施用前的最后一次测量值。
表2.2
药代动力学：图4示出了不同的VRS-317单次给药的人体药代动力学(PK)曲线。图4示出了在第1天接受单次皮下剂量的成年GHD受试者的平均VRS-317浓度的时程。为清楚起见省略了方差条；VRS-317在Cmax处的平均变异系数(SD/平均值)为57％(所有剂量)。以下的表2.3提供了生长激素缺乏的成人在单次皮下注射后VRS-317的药代动力学参数(平均值±标准差)。单次皮下剂量导致快速吸收和延长的对VRS-317的血清暴露(图4)。在44至82小时达到了平均最大VRS-317血浆浓度(Cmax)(表2.3)。VRS-317暴露与剂量成正比。存在VRS-317的消除半衰期(t1/2)随着剂量增加而增加的一般趋势。对于测试的最高剂量(0.80mg/kg)，平均t1/2为131小时(表2.3)。在多变量分析中，VRS-317的AUC0-t与剂量高度相关(p<0.0001)，但在该群体中未观察到显著的年龄或性别效应。
表2.3：施用VRS-317得到的药代动力学参数
*单位+S.D.
Cmax＝最大浓度；Tmax＝达到最大浓度的时间；AUC0-t＝从时间零点到最后的可测量时间点的曲线下面积；AUC0-∞＝从时间零点到无穷大的曲线下面积；t1/2＝终末半衰期。剂量比例相关系数(log：log)对于Cmax为0.87，而对于AUC0-t为0.93。
未观察到基于性别的PK影响。随剂量增加观察到t1/2时有显著的(p＝0.016)线性增加。观察到Cmax和AUC的剂量比例性增加。
药效学：IGF-I的浓度是用于本研究的主要药效学标志。IGF-I暴露的幅度和持续时间与VRS-317剂量成正比(图5，表2.4)。图5说明了对于0.05、0.10、0.20、0.40和0.80mg VRS-317/kg，平均IGF-I SDS的剂量响应变化。图5示出了在安慰剂和五个积极给药组中IGF-I SDS的平均变化(注：由于剂量给药中的错误，从该图中省略了0.80mg/kg剂量组中的一名受试者)。为清楚起见省略了方差条；五个积极给药组中IGF-I SDS在Cmax处的标准差在0.7至1.3的范围内。
表2.4
*单位±S.D.
稳定期是指给予每日rhGH治疗期间的时间。基线是指在VRS_317或安慰剂给药之前的第1天。Cmax＝最大浓度；Tmax＝达到最大浓度的时间；AUC0-t＝从时间零点到最后的可测量时间点的曲线下面积。采用线性梯形法则计算IGF-I AUC。通过将AUC除以29天的观察间期来计算平均IGF-I。ND＝未测定。剂量比例相关系数(log：log)对于基线校正的Cmax为0.76，而对于基线校正的AUC0-t为0.76。
图6示出了对VRS-317单次给药的持续的IGF-I响应(基线IGF-ISDS在-1.5以下的患者)。图6示出了在VRS-317的单次皮下剂量施用后IGF-I SDS的归一化程度(注：图4中的39名受试者中有5名受试者的数据被排除在图5-6之外，因为他们的基线IGF-I SDS≥-1.5并且他们的加入将夸大IGF-I SDS归一化的持续时间)。
一项重要的观察是，0.40mg/kg和0.80mg/kg组的IGF-I浓度和IGF-I SDS的平均变化的最大值似乎相似。这种相似性可能由影响IGF-I对VRS-317的响应的受试者特征的不均匀分布而引起。因此，使用ANCOVA来检查IGF-I浓度的所有给药后值的集合对年龄、性别、治疗日、VRS-317剂量、按日治疗相互作用(作为因子)和基线(给药前)IGF-I浓度(作为协变量)的依赖性。剂量、天数和剂量以及按日治疗相互作用均是显著的(p<0.0001)，年龄(p＝0.0034)和性别(p＝0.0224)也是显著的。较高的剂量、男性性别和较低的年龄均与更强的IGF-I响应相关。
IGF-I SDS被归一化的程度和持续时间也依赖于VRS-317剂量。对在给药时IGF-I SDS低于-1.5的受试者的分析表明，VRS-317以剂量依赖性的方式将IGF-I SDS增加到-1.5至1.5的正常范围内(图6)。对于0.80mg/kg组，IGF-I SDS被归一化平均约3周的时间。这一延长的归一化持续时间并未以对IGF-I的过度暴露为代价。40名用VRS-317治疗的患者具有总共513个给药后IGF-I SDS测定值，且仅有6名患者中的8个值(1.6％)高于正常范围(SDS>+2)。在2.01至3.59范围内的+2以上的个体IGF-I SDS值(仅发生在0.40和0.80mg/kg组中)通常在给药后72小时内观察到，并到随后的采样时间时已被归一化。
IGFBP-3SDS在基线处是低的(平均-1.28，SD 1.82)，但随VRS-317给药而增加。IGFBP-3的变化的时程与IGF-I的变化的时程相似。通常在第4天或第8天观察到最大IGFBP-3响应。IGFBP-3的变化具有剂量依赖性。在第8天，0.05、0.10、0.20、0.40和0.80mg/kg给药组的IGFBP-3的最小二乘平均变化(least square mean change)分别为0.05、0.17、0.55、0.80和1.41mg/L(IGFBP-3SDS Cmax为-0.6至2.6)。在ANCOVA中，IGFBP-3响应依赖于VRS-317剂量、天数和基线值(均为p<0.0001)，但未观察到年龄或性别的影响。在基线处，IGF-I/IGFBP-3摩尔比为0.22±0.05，并且在剂量组之间不具有统计学差异(p＝0.49)。平均最大摩尔比值在第4天观察到，并随着VRS-317剂量的增加而增大(p<0.0001)。0.80mg/kg组的最大平均摩尔比为0.47±0.11。对于任何受试者，最大摩尔比值均为0.65。
安全性结果：
在考察了来自暴露至少7天的至少8名患者的安全性数据后，将患者加入到所有五个计划给药水平中，并且没有与研究药物相关的意外的不良事件(AE)。被研究者视为与研究药物相关的非实验室AE是短暂且轻微的(1级CTCAE，除了2例为2级外)并且发生在少数受试者中(图7)。
图7提供了在GHD成人的安全性群体(n＝50)中可能、或许或明确与研究药物施用相关的治疗突发的不良事件。本文中讨论了注射部位反应和实验室事件。许多相关事件(头痛(4例)、关节痛(3例)、肌痛(1例)和水肿(1例))是在成年GHD患者中开始施用rhGH时通常观察到的类型。0.40和0.80mg/kg给药组具有最大数目的任何相关的AE(每组中有7例)，但没有特定事件具有明确的剂量关系。
注射部位反应是最常报告的药物相关不良事件。在30％的VRS-317治疗的受试者和10％的安慰剂处理的受试者中注意到注射部位红斑。在10％的VRS-317治疗的受试者和10％的安慰剂处理的受试者中注意到注射部位水肿。在15％的VRS-317治疗的受试者中观察到注射部位疼痛或压痛。通常，对于采用安慰剂和研究药物治疗的患者，注射部位反应出现在24小时内并且是轻微(Draize I，几乎不可察觉)且短暂的。在治疗后观察的60天内未报告注射部位脂肪萎缩或超敏反应的情况。
葡萄糖与脂质代谢：rhGH的安全性已在动物和人类中广泛地表征，并且已经观察到并报道了在某些rhGH剂量下的葡萄糖耐受不良。在施用VRS-317之后，定期评估葡萄糖和脂质代谢，包括在随访期间。未观察到随天数或剂量的显著变化(空腹葡萄糖、餐后葡萄糖、空腹胰岛素和HbA1c)。在0.8mg/kg VRS-317剂量下观察到胆固醇、甘油三酯和LDL的临床上显著的降低(数据未示出)。未报告与任何葡萄糖代谢参数相关的安全性事件或临床上有意义的变化。没有患者具有在糖尿病范围(空腹≥126mg/dL，餐后≥200mg/dL)内的葡萄糖结果。HbA1c的全部平均和单个数值均保持在正常范围内。相对于安慰剂，没有发现任何治疗组中自基线HbA1c的改变方面的临床上有意义的变化(≥0.2％)。分别来自0.10和0.20mg/kg给药组的一名患者已出现血清胆固醇、LDL和甘油三酯的先前升高水平的恶化，作为可能相关的AE。然而，在最高的VRS-317剂量(0.80mg/kg)下，存在胆固醇、LDL和甘油三酯降低的时序模式，最大在第8天并持续至第22天。胆固醇、LDL和甘油三酯从基线降低的最大百分比分别为11.3％(p＝0.0026)、14.6％(p＝0.014)和14.5％(p＝0.19)。总之，没有与葡萄糖和脂质代谢相关的观测数据导致安全性问题。
抗体评估：在抗hGH抗体试验中注意到非特异性结合。未有受试者在筛查时具有特异性抗rhGH抗体的显著滴度(≥1：10)，并且未有受试者在每日rhGH撤药后7天检测呈阳性。向先前采用每日rhGH治疗的成年GHD患者单次皮下施用VRS-317导致少数受试者(40名中的4名)产生低滴度的抗VRS-317抗体反应(4名受试者中3名的滴度为1：5，一名受试者为1：25)。这4名受试者中的3名在抗hGH抗体测定中具有非特异性结合。由于受试者对于抗VRS-317检测呈阳性的数目少而排除了关于抗体对临床或药理学终点的潜在影响的分析；这四名受试者的IGF-I响应没有显著差异。
总之，在成年GHD患者中的这一研究提供了有关VRS-317的某些安全性、药代动力学和药效学(PD)信息。发现VRS-317的单次给药是安全的且耐受性良好的(参见图7)。对于PK曲线，发现VRS-317的AUC、Cmax和半衰期与剂量成比例。此外，发现暴露于VRS-317的持续时间随剂量增加而增加。对于PD曲线，血清IGF-I以剂量依赖性的方式归一化，并且IGF-I归一化的持续时间随剂量增加而增加。此外，最高达每日rhGH剂量范围的中点的给药导致了最长3周的IG-1的归一化。
VRS-317包含XTEN结构域，该结构域增加了流体力学半径并降低了在体外对GH受体(GHR)的结合亲和力。尽管结合亲和力降低，但在体内观察到持久的药效学响应，这可能与受体介导的VRS-317清除的速率降低有关(Cleland等人，2012，同上)。降低的清除速率延长了VRS-317的血清停留时间，导致延长的配体在靶标上的时间。VRS-317在最高剂量下的终末消除半衰期为131小时；这代表相对于每日rhGH产品的包装插页中所示出的半衰期增加30至60倍。
本研究为首次在人类中针对VRS-317进行，并且由于它代表了任何rhGH类似物在治疗患有GHD的成人中的最长作用时间，因此扩展了关于长效rhGH的现有知识。所有受试者都是根据内分泌学会(TheEndocrine Society)、美国临床内分泌医师协会(American Association ofClinical Endocrinologists)和生长激素研究学会(Growth HormoneResearch Society)的现有共识指南确诊为患有GHD的成人。男性受试者略占多数(29名男性，21名女性)，但每种性别的人数均足以测试性别对药物分布和药效学效应的影响。每名受试者最初都稳定进行每日rhGH注射，并且为达到正常范围内的稳定的IGF-I SD评分，已摄入0.2至1.0mg hGH/天(平均0.6mg/天)或者1.5至10.5μg/kg/天。每日rhGH停药后，所有受试者的IGF-I SDS均降低，组平均降低量为1.7至2.5SD。需要每日使用可改变对rhGH的敏感性的药物(例如，胰岛素、口服雌激素、抗炎性剂量的糖皮质激素)的受试者被排除在VRS-317的这一首次给药研究之外。
在VRS-317的给药范围内，药物暴露参数(Cmax和AUC)与剂量高度成正比。通常，暴露的幅度和持续时间随VRS-317剂量的增加而增加。在VRS-317剂量-暴露关系中未检测到性别或年龄的影响。VRS-317在所有剂量水平下均是安全的并且耐受性良好的，表明在今后的人体研究中可探究更大的剂量暴露。对VRS-317的药效学(IGF-I和IGFBP-3)响应也与剂量成正比，且幅度和持续时间随剂量增加而增加。在最高剂量时，平均IGF-I SDS保持在-1.5以上约3周。考虑到已证实的剂量与持续时间之间的比例性，IGF-I归一化的持续时间可通过增加VRS-317剂量来延长。在本研究中评估的剂量范围内，结果显示IGF-I归一化的持续时间不以对IGF-I的过度暴露为代价：观察到的IGF-I SDS中仅1.6％为≥2并且这些升高是瞬时的。IGF-I对VRS-317的响应受年龄和性别的影响，女性和较年长的受试者具有比男性更低的响应性。基于这些分析，预期女性和较年长的受试者具有较低的对VRS-317的IGF-I响应。对于每日rhGH，IGF-I诱导的性别差异是众所周知的，并且很可能是由于雌激素对产生IGF-I的细胞的影响。与每日rhGH的影响类似，在成人中VRS-317对IGF-I的诱导在女性中可能低于在男性中。
VRS-317以在0.05至0.80mg/kg范围内的剂量施用；近似于0.3至5μg/kg/天的每日rhGH剂量施用30天。在这一范围内，VRS-317的单次给药是安全的且耐受性良好的。未有治疗突发的严重不良事件或疑似意外的严重不良反应。未有受试者在给药后退出研究；所有受试者均完成了方案所规定的60天安全性观察期。在注射部位处的最低程度的、短暂的红斑是最常报告的不良事件。被认为可能、或许或明确与研究药物相关的其他事件是在成年GHD患者接受替代疗法时所看到的那些典型事件。这些事件是短暂的并且被归类为轻-中度。未观察到注射部位脂肪萎缩。对碳水化合物代谢中VRS-317改变的监测包括对空腹葡萄糖和胰岛素、餐后葡萄糖和HbA1c的连续测定。在任意这些参数上未观察到临床上有意义的时序(temporal)或剂量相关的变化，这表明VRS-317的延长的作用和延迟的清除并没有为这些患者的整体血糖安全性带来任何另外的风险。这些发现与采用低剂量每日rhGH的先前研究(Yuen KC等人.2009,同上；Spina LDC等人.2004.Growth Hormone&IGFResearch 14(1):45-51；Hana V等人.2004,Clinical Endocrinology60(4):442-450；Bulow B等人.2004.Clinical Endocrinology 61(6):683-691；Yuen KC等人.2007,Diabetes,Obesity&Metabolism 9(1):11-22)一致，但与表明在长期每日rhGH治疗中血糖和胰岛素随着胰岛素敏感指数降低而升高的其他研究(Boguszewski CL等人.2005European Journal ofEndocrinology 152(1):67-75；Moller N等人.2009.Endocrine Reviews30(2):152-177；Christopher M等人.1998.J Clin Endocrinol Metab83(5):1668-1681)相反。虽然在较低剂量组中的两名受试者的先前升高的LDL、总胆固醇和甘油三酯水平增加，但在最高的VRS-317剂量水平(0.80mg/kg)下，存在这些参数降低的时序模式。据认为很可能rhGH剂量和持续时间效应以及个体易感性将影响葡萄糖、脂质和胰岛素响应。在随后的慢性给药试验中，保证对脂质和葡萄糖参数的改变的持续监测。
40名用VRS-317治疗的受试者中有四名具有可检测的抗VRS-317抗体，抗体出现在VRS-317给药后的第30天和/或第60天。这些受试者已接受了0.2mg/kg(1名受试者)、0.40mg/kg(2名受试者)或0.80mg/kg(1名受试者)的VRS-317剂量。这四名受试者中的三名在抗rhGH抗体筛选试验中具有非特异性结合。
总之，在所研究的剂量范围内，VRS-317的单次给药施用是安全的且耐受性良好的，并在患有GHD的成人中提供了IGF-I响应的延长的归一化。安全性和PK/PD曲线提示可进一步增加VRS-317剂量，以延长这一群体中的IGF-I响应。鉴于其清除延迟，VRS-317具有在患有GHD的成人中每月给药的潜力。

Claims (48)

1.一种治疗人生长激素缺乏(GHD)的方法，其包括作为约0.05mg/kg至约3.0mg/kg的治疗有效的、根据体重调整的团剂，向人类GHD患者施用包含与SEQ ID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列的人生长激素-XTEN(hGH-XTEN)融合蛋白。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述团剂每周、每两周、每三周或每月施用。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述团剂的施用每月进行。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中hGH-XTEN融合蛋白的所述团剂为约0.05mg/kg至约0.8mg/kg或约0.8mg/kg至约1.2mg/kg。
5.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中皮下施用所述团剂。
6.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述人类患者在施用后具有约-2.0至约2.0的血清IGF-I标准差评分(SDS)。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述IGF-I SDS选自大于约-2.0、大于约-1.5、大于约-1.0、大于约-0.5、大于约0、大于约0.5、大于约1.0和大于约1.5。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述人类患者在施用所述团剂后表现出所述血清IGF-I SDS，其中该施用每周、每两周、每三周或每月进行。
9.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述团剂的施用导致人类患者中的IGF-I SDS归一化至少约7天、至少约10天、至少约14天、至少约16天或至少约21天。
10.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述团剂选自约0.05mg/kg、约0.1mg/kg、约0.2mg/kg、约0.4mg/kg、约0.8mg/kg、约1.0mg/kg、约1.2mg/kg、约1.4mg/kg、约1.6mg/kg、约1.8mg/kg、约2.0mg/kg、约2.2mg/kg、约2.4mg/kg、约2.6mg/kg、约2.7mg/kg、约2.8mg/kg和约3.0mg/kg。
11.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述hGH-XTEN融合蛋白包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列。
12.一种治疗人生长激素缺乏(GHD)的方法，其包括向人类GHD患者施用包含与SEQ ID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列的人生长激素-XTEN(hGH-XTEN)融合蛋白，作为该hGH-XTEN融合蛋白的治疗有效的、根据体重调整的团剂施用，该团剂等同于小于约2μghGH/kg/天至约20μg hGH/kg/天的hGH/kg/天剂量。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述团剂每周、每两周、每三周或每月施用。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述团剂的施用每月进行。
15.如权利要求12-14中任一项所述的方法，其中所述hGH/kg/天剂量在约30天中。
16.如权利要求12-14中任一项所述的方法，其中皮下施用所述团剂。
17.如权利要求12-14中任一项所述的方法，其中所述人类患者在施用后具有约-2.0至约2.0的血清IGF-I标准差评分(SDS)。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述IGF-I SDS选自大于约-2.0、大于约-1.5、大于约-1.0、大于约-0.5、大于约0、大于约0.5、大于约1.0和大于约1.5。
19.如权利要求17所述的方法，其中所述人类患者在施用所述团剂后表现出所述血清IGF-I SDS，其中该施用每周、每两周、每三周或每月进行。
20.如权利要求12-14中任一项所述的方法，其中所述团剂等同于小于选自约2μg hGH/kg/天、约4μg hGH/kg/天、约6μg hGH/kg/天、约8μg hGH/kg/天、约10μg hGH/kg/天、约12μg hGH/kg/天、约14μghGH/kg/天、约16μg hGH/kg/天、约18μg hGH/kg/天、约18.6μg hGH/kg/天和约20μg hGH/kg/天的hGH/kg/天剂量。
21.如权利要求12-14中任一项所述的方法，其中所述hGH-XTEN融合蛋白包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列。
22.一种治疗人类患者中的人生长激素缺乏(GHD)的方法，其包括作为治疗有效的、根据体重调整的团剂，向GHD患者施用包含与SEQID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列的人生长激素-XTEN(hGH-XTEN)融合蛋白，该团剂对于在施用该团剂后将患者的血清IGF-I标准差评分(SDS)维持在约-2.0至约2.0至少7天是有效的。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述团剂为约0.05mg/kg至约0.8mg/kg、约0.8mg/kg至约1.2mg/kg或约0.05mg/kg至约3.0mg/kg。
24.如权利要求22或23所述的方法，其中所述团剂对于在施用该团剂后将患者的血清IGF-I SDS维持在约-2.0至约2.0至少20天是有效的。
25.一种治疗人类患者中的人生长激素缺乏(GHD)的方法，其包括作为治疗有效的、根据体重调整的团剂，向GHD患者施用包含与SEQID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列的人生长激素-XTEN(hGH-XTEN)融合蛋白，该团剂对于在施用该团剂后将患者中所述融合蛋白的血浆浓度维持在高于约10ng/mL至少10天的一段时间是有效的。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述团剂为约0.05mg/kg至约0.8mg/kg、约0.8mg/kg至约1.2mg/kg或约0.05mg/kg至约3.0mg/kg。
27.如权利要求25或26所述的方法，其中所述团剂对于在施用该团剂后将患者中所述融合蛋白的血浆浓度维持在高于约10ng/mL至少约14天、至少20天、至少约28天或至少约30天的一段时间是有效的。
28.如权利要求25或26所述的方法，其中所述团剂对于在施用该团剂后将患者中所述融合蛋白的血浆浓度维持在高于约10ng/mL至少20天或至少约30天的一段时间是有效的。
29.如权利要求25或26所述的方法，其中所述团剂对于在施用该团剂后将患者中所述融合蛋白的血浆浓度维持在高于约100ng/mL至少10天的一段时间是有效的。
30.一种治疗人类患者中的人生长激素缺乏(GHD)的方法，其包括作为治疗有效的、根据体重调整的团剂，向GHD患者施用包含与SEQID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列的人生长激素-XTEN(hGH-XTEN)融合蛋白，该团剂对于在施用该团剂后将患者的IGF-ISDS在受试者的基线IGF-I SDS之上提高至少0.5或至少1.0而不存在临床显著水平的选自头痛、关节痛、肌痛、水肿、恶心和肌肉疲劳的副作用是有效的。
31.如权利要求22、25和30中任一项所述的方法，其中皮下施用所述团剂。
32.如权利要求22、25和30中任一项所述的方法，其中所述hGH-XTEN融合蛋白包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列。
33.如权利要求22、25和30中任一项所述的方法，其中所述人类患者在施用所述团剂后具有至少一个参数的临床上显著的降低，该参数选自血清胆固醇、血清甘油三酯和血清低密度脂蛋白(LDL)，其中所述施用选自每周、每两周、每三周和每月施用。
34.包含与SEQ ID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列的hGH-XTEN融合蛋白的团剂，其中该团剂是治疗有效的、根据体重调整的团剂，包含约0.05mg/kg至约3.0mg/kg的hGH-XTEN融合蛋白。
35.如权利要求34所述的团剂，其用于治疗有需要的受试者中的人生长激素缺乏(GHD)。
36.如权利要求34或35所述的团剂，其中所述hGH-XTEN融合蛋白包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列。
37.如权利要求34或35所述的团剂，其被配制用于皮下施用。
38.包含与SEQ ID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列的hGH-XTEN融合蛋白，其用于在治疗人类患者的人生长激素缺乏(GHD)的方法中使用，其中该方法包括以约0.05mg/kg至约3.0mg/kg的剂量施用hGH-XTEN融合蛋白的治疗有效的、根据体重调整的团剂。
39.包含与SEQ ID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列的hGH-XTEN融合蛋白在制备用于治疗GHD的药物中的用途，其中该hGH-XTEN融合蛋白以约0.05mg/kg至约3.0mg/kg的剂量作为该hGH-XTEN融合蛋白的治疗有效的、根据体重调整的团剂施用于人类患者。
40.如权利要求38所述的hGH-XTEN融合蛋白或如权利要求39所述的用途，其中所述团剂每周、每两周、每三周或每月施用。
41.如权利要求38所述的hGH-XTEN融合蛋白或如权利要求39所述的用途，其中所述hGH-XTEN融合蛋白包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列。
42.如权利要求38所述的hGH-XTEN融合蛋白或如权利要求39所述的用途，其中皮下施用所述团剂。
43.如权利要求38所述的hGH-XTEN融合蛋白或如权利要求39所述的用途，其中所述人类患者在施用所述团剂后具有约-2.0至约2.0的血清IGF-I标准差评分(SDS)。
44.如权利要求43所述的hGH-XTEN融合蛋白或用途，其中所述IGF-I SDS选自大于约-2.0、大于约-1.5、大于约-1.0、大于约-0.5、大于约0、大于约0.5、大于约1.0和大于约1.5。
45.如权利要求43所述的hGH-XTEN融合蛋白或用途，其中所述施用为每周、每两周、每三周或每月施用。
46.如权利要求38所述的hGH-XTEN融合蛋白或如权利要求39所述的用途，其中所述人类患者在施用所述团剂后具有至少一个参数的临床上显著的降低，该参数选自血清胆固醇、血清甘油三酯和血清LDL，其中所述施用为每周、每两周、每三周或每月施用。
47.一种提高人生长激素(hGH)疗法在人类患者中的功效的方法，其包括：
(a)在施用初始剂量的包含与SEQ ID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列的人生长激素-XTEN(hGH-XTEN)融合蛋白的初始剂量期中，监测从该患者获得的血浆或血清样品中的IGF-I标准差评分(SDS)；和
(b)基于在所述初始剂量期中观察到的IGF-I SDS来确定在后续剂量期中施用的hGH-XTEN融合蛋白的后续剂量，其中该后续剂量改善了所述治疗在后续剂量期中的功效。
48.一种试剂盒，其包含：
(i)容器，其容纳包含人生长激素-XTEN(hGH-XTEN)融合蛋白的药物组合物，该hGH-XTEN融合蛋白包含与SEQ ID NO:1具有至少约90％序列同一性的氨基酸序列，和
(ii)与所述容器相关联的包装插页，其中该包装插页指示所述组合物是通过施用约0.05mg/kg至约3.0mg/kg的hGH-XTEN融合蛋白的初始剂量和约0.05mg/kg至约3.0mg/kg的hGH-XTEN融合蛋白的多个后续剂量而用于治疗生长激素缺乏，其中所述剂量每周、每两周、每三周或每月施用。
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