CN105793283A - 具有生物学活性的胰岛素衍生物 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个方面涉及单链胰岛素类似物，其包含：(A)人或动物胰岛素、或它们的类似物或衍生物的A链；(B)人或动物胰岛素、或它们的类似物或衍生物的B链；(C)所述A链和B链之间的一个或多个二硫键；以及(D)在A链的氨基酸的官能团和B链的氨基酸的官能团之间的另一个共价连接L，所述官能团的至少一者是氨基酸侧链官能团。本发明的另一个方面涉及包含所述单链胰岛素衍生物的药物组合物，及其治疗用途。

Description

具有生物学活性的胰岛素衍生物
技术领域
本发明涉及在糖尿病治疗中具有治疗用途的胰岛素类似物。更具体但不排他而言，本发明涉及含有胰岛素A链和B链的单链胰岛素类似物，其中除了分子间二硫键之外，所述链通过A链或B链中氨基酸的氨基酸侧链的官能团连接在一起。
背景技术
胰岛素是由胰腺β细胞分泌的肽激素，其由两条肽链(A和B)组成，这二者由分子间二硫键连接在一起。A链还包含另外的分子内二硫键。人胰岛素具有结构2。
胰岛素是由单链前体前胰岛素原得到的，前胰岛素原由24个氨基酸的前肽和其后的包含86个氨基酸的胰岛素原构成。前肽原的序列为前肽-[B链]-Arg-Arg-[连接肽]-Lys-Arg-[A链]，其中所述连接肽由31个氨基酸构成。酶解法除去前肽后，形成三个二硫键并且产生胰岛素原。
然后在连接肽的Arg-Arg和Lys-Arg位点通过酶切割释放成熟的胰岛素。
由于与受体结合所必需的残基(即A链的N端氨基官能和B链的C端羧基官能)受阻，所以胰岛素原与胰岛素受体的亲和力比天然胰岛素低100倍。
在胰岛素疗法的情况中，胰岛素的稳定性和溶解性是非常重要的。许多胰岛素类似物是本领域已知的。
举例来说，EP1193272公开了具有胰岛素活性的单链胰岛素类似物。这些单链胰岛素具有在第5位至第18位的氨基酸被修饰的C肽，并且据报道其具有高达42％的胰岛素活性。
US5,597,796公开了一种胰岛素类似物，其中两个或多个氨基酸残基被Glu和/或Asp置换。类似地，US20090069216和WO2007/096332公开了含有经修饰的B链和连接肽的速效单链胰岛素。所得类似物特别适合于经皮给药。US8,192,957公开了抗纤颤胰岛素和胰岛素类似物。US2010/0216690中公开了聚乙二醇化的单链胰岛素，而WO2007/104738中公开了酰化的单链胰岛素。
WO2005/054291公开了一种单链胰岛素类似物，其中A链和B链通过5至11个氨基酸的连接肽连接。同样地，WO95/16708也公开了单链胰岛素类似物，其中A链和B链通过1至15个氨基酸的连接肽连接，其中的C端氨基酸残基是除Lys或Arg之外的氨基酸。EP0427296公开了由通式B(1-29)-Xn-Y-A(1-21)表示的人胰岛素前体，其中Xn为具有n个天然存在的氨基酸残基的肽链。类似地，EP0741188公开了由式b-BP-a表示的单链胰岛素衍生物，其具有显著胰岛素活性；据报道，这些单链胰岛素具有胰岛素活性，而且还对IGF-1受体具有高的亲和力。
在A1的位置含有D-氨基酸的胰岛素衍生物已被证明能够保持其生物活性[GeigerR,GeisenK,RegitzG,SummHD,LangnerD.,HoppeSeylersZPhysiolChem.1980Apr；361(4):563-70]。在B21的位置含有D-Glu的胰岛素衍生物已被证明相当于天然胰岛素[WangSH,HuSQ,BurkeGT,KatsoyannisPG.JProteinChem.1991Jun；10(3):313-24]。
本发明旨在提供示出有益的治疗性能的新的单链胰岛素类似物，其中两条胰岛素链通过胰岛素A链或B链中至少一个氨基酸的氨基酸侧链连接在一起。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种单链胰岛素类似物，其包括：
(A)人或动物胰岛素、或它们的类似物或衍生物的A链；
(B)人或动物胰岛素、或它们的类似物或衍生物的B链；
(C)所述A链和B链之间的一个或多个二硫键；以及
(D)在所述A链的氨基酸的官能团和所述B链的氨基酸的官能团之间的另一个共价连接L，所述官能团的至少一者是氨基酸侧链官能团。
本发明要求保护的胰岛素类似物不同于本领域已知的那些胰岛素类似物，这是由于两条胰岛素链通过已经形成胰岛素A链或B链一部分的氨基酸的至少一个侧链的官能团连接。因此，它们不同于常规的单链肽，并且不能被认为是“胰岛素原-样”肽。
在文献中描述了许多胰岛素原-样肽并且它们是自然界已知的，其包括常规的连接肽，例如胰岛素链之一的N端氨基酸与另一条链的C端氨基酸连接的那些。这样的肽可以通过常规重组DNA技术制得。然而，却不可能通过重组DNA方法或其它生物学方法制备本发明要求保护的胰岛素。因此，本发明描述的胰岛素是本领域之前所不知晓的胰岛素的新单链基团的原型。
在一条链的氨基酸的官能团和另一条链的氨基酸的侧链官能团之间引入键，意味着对于生物学活性所必须的基团(即A链的N端氨基官能或B链的C端羧基官能)中至少一者是游离的。
有利的是，在A链和B链之间引入额外的键降低了链的柔性，这反过来又减少了纤颤和沉淀，并且提高了化学稳定性和酶稳定性。A链和B链通过C肽连接的单链胰岛素的通常示出更高的化学稳定性，但是对于胰岛素受体倾向于示出较低的亲和力，这是由于A链的N端氨基官能和B链的C端羧基官能受阻。本发明要求保护的单链胰岛素类似物保留了在链之间有额外的键以降低柔性的优点，同时也减轻了通过释放对于活性所必须的至多一个或两个末端基团带来的低亲和力的问题。
发明详述
本发明描述的单链胰岛素类似物包括一组结构相关的蛋白质，其中A链和B链通过A链或B链中包含的氨基酸的至少一个侧链官能团共价连接在一起。
因此，在一个优选的实施方案中，本发明涉及一种单链胰岛素类似物，其包括人或动物胰岛素或其类似物的A链或B链，所述A链或B链除了通过分子间二硫键外，还通过在A链的氨基酸的官能团与B链的氨基酸官能团之间形成的额外的键而连接在一起，其中这些官能团的至少一者位于氨基酸侧链上。
如本文所用，术语“胰岛素类似物”是指胰岛素的变体，其不同于任何天然存在的胰岛素，但仍然可以在人体内以血糖控制的方式执行与人胰岛素类似的作用。通过基本(underlying)DNA的遗传工程，可以改变胰岛素的氨基酸序列，从而改变其吸收、分布、代谢和分泌特性。尽管它们更通常被称为胰岛素类似物，美国食品和药品管理局(FDA)将这些正式称为“胰岛素受体的配体”。改良包括更容易被注射位点吸收的胰岛素类似物，因此比皮下注射的天然胰岛素作用更快，旨在供应进餐时间所需胰岛素的药物水平(餐时胰岛素)；而那些在8小时至24小时之间缓慢释放的胰岛素类似物，旨在在白天特别是在夜间提供基础水平的胰岛素(基础胰岛素)。速效胰岛素类似物包括赖脯胰岛素(礼来公司)和门冬胰岛素(NovoNordisk公司)，而长效胰岛素类似物包括NPH胰岛素、赖谷胰岛素(Sanofi-Aventis公司)、地特胰岛素(NovoNordisk公司)和甘精胰岛素(赛诺菲-安万特公司)。
胰岛素类似物包括胰岛素的变体。如本文所用，术语“变体”包括任意变体，其中(a)一个或多个氨基酸残基被一个天然或非天然存在的氨基酸残基置换；(b)两个或多个氨基酸残基的顺序颠倒；(c)(a)和(b)都同时存在；(d)任意两个氨基酸残基之间存在间隔基团；(e)一个或多个氨基酸残基为类肽形式；(f)肽的一个或多个氨基酸残基的(N-C-C)主链被修饰，或(a)至(f)的任意组合。优选地，所述变体为(a)、(b)或(c)之一。
更优选地，一个或两个氨基酸残基被一个或多个其它的氨基酸残基置换。还更优选地，一个氨基酸残基被另一个氨基酸残基置换。优选地，所述置换是同源性的。
可能发生同源置换(本文使用的置换和替代均是指现存的氨基酸残基与可选的残基的互换)，即同性置换，如碱性置换碱性、酸性置换酸性、极性置换极性等。也可能发生非同源置换，即一种残基置换为另一种、或可选地包括非天然氨基酸，如鸟氨酸、二氨基丁酸鸟氨酸、正亮氨酸鸟氨酸、吡啶基丙氨酸、噻吩基丙氨酸、萘基丙氨酸和苯甘氨酸，下面列出了更详细的列表。同时可以有多于一个氨基酸残基被修饰。
如本文所用，根据以下类别对氨基酸分类：
碱性：H、K、R；
酸性：D、E；
非极性：A、F、G、I、L、M、P、V、W；
极性：C、N、Q、S、T、Y。
(使用国际接受的单字母氨基酸符号)，并且使用这些种类来定义同源和非同源置换。因此，同源替换用于指在相同种类内的置换，而非同源置换用于指被不同种类的置换或被非天然氨基酸置换。
除了氨基酸间隔基团(如甘氨酸或β-丙氨酸残基)，可以插入到载体部分的任意两个氨基酸残基之间的合适的间隔基团包括：烷基，如甲基、乙基或丙基。本领域技术人员能够理解另一种变体形式，(e)型，包括以类肽形式存在的一个或多个氨基酸残基。为了避免疑问，本文使用“类肽形式”来表示α-C取代基位于所述残基的N原子而非α-C上的变体氨基酸残基。制备类肽形式的肽是本领域已知的，例如SimonRJ等，PNAS(1992)89(20),9367-9371和HorwellDC,TrendsBiotechnol.(1995)13(4),132-134。(f)型修饰可由国际公开PCT/GB99/01855中描述的方法进行。
氨基酸变体(优选为(a)或(b)型)优选独立地发生在任意位置。如上所述，可能同时发生多于一个的同源或非同源置换。通过在序列内反转一些氨基酸残基的序列可得到其它变体。
在一个实施方案中，替换氨基酸残基选自丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、酪氨酸和缬氨酸。
替换氨基酸残基另外也可以选自如下所述的非天然氨基酸。
如本文所用，术语“衍生物”是指(例如)在N末端和/或C末端的氨基酸侧链经化学修饰的胰岛素。优选地，该化学修饰用于改变该类似物的吸收、分布、代谢和分泌特性特性。基于对动物胰岛素的化学修饰，半合成的胰岛素在临床上已经使用了一段时间，例如NovoNordisk公司的通过除去与人类多样性不同的单个氨基酸并化学添加人类氨基酸而将猪胰岛素酶促转化为半合成的“人”胰岛素。
在一个优选的实施方案中，胰岛素经化学修饰以改变其等电点。正常的未修饰的胰岛素在生理pH值下可溶。已经获得了具有等电点位移的胰岛素经修饰的衍生物，从而它们以溶解平衡的形式存在，其中大部分沉淀但是缓慢溶解在血液中，并且最终由肾脏排出。
在一个优选的实施方案中，本发明的单链胰岛素类似物来自动物胰岛素。
不同哺乳动物中动物胰岛素的氨基酸序列类似于人胰岛素(人胰岛素INN)。然而，在脊椎动物物种中有相当大的活力。猪胰岛素与人类多样性仅有一个氨基酸不同，并且牛胰岛素仅有三个氨基酸不同。这二者都对人类受体有大致相同强度的活性。当无法生物合成人胰岛素(人胰岛素rDNA)时，牛胰岛素和猪胰岛素是首先用于临床的胰岛素类似物(自然发生，通过从动物胰脏提取得到)。来自鲨鱼和一些鱼类的胰岛素也可能是有效的。
优选地，本发明的单链胰岛素类似物包含动物胰岛素、或其类似物或衍生物的A链。
优选地，本发明的单链胰岛素类似物包含动物胰岛素、或其类似物或衍生物的B链。
在另一个优选的实施方案中，本发明的单链胰岛素类似物来自人胰岛素或其类似物。更优选地，胰岛素为生物合成的胰岛素(人胰岛素rDNA)。
优选地，本发明的单链胰岛素类似物包含人胰岛素、或其类似物或衍生物的A链。
优选地，本发明的单链胰岛素类似物包含人胰岛素、或其类似物或衍生物的B链。
在一个优选的实施方案中，共价连接L位于所述A链氨基酸的官能团和所述B链氨基酸的侧链官能团之间。
如本文所用，术语“官能团”是指分子中特定的原子团或键，其负责该分子的特征性化学反应。
在另一个优选的实施方案中，共价连接L位于所述A链氨基酸的侧链官能团和所述B链氨基酸的侧链官能团之间。
在一个优选的实施方案中，共价连接L位于所述A链的C末端氨基酸和所述B链氨基酸的侧链官能团之间。
在一个优选的实施方案中，共价连接L为直接键(directbond)。
在一个优选的实施方案中，共价连接L是在所述A链的C末端氨基酸的天冬氨酸残基或谷氨酸残基的侧链与所述B链的赖氨酸残基的侧链氨基官能团之间的直接键。
在一个优选的实施方案中，两条胰岛素链通过形成相应胰岛素链的氨基酸的官能团直接连接的。例如，在一个特别优选的实施方案中，A链和B链通过这样的连接连接在一起，最简单的情况下是在胰岛素链之一的至少一个氨基酸侧链的官能团与另一条胰岛素链的末端氨基酸之间产生的连接。举例来说，在一个优选的实施方案中，该连接是在A链的C端氨基酸和B链氨基酸侧链之间直接形成的。
在一个高度优选的实施方案中，两条链通过在胰岛素A链的C端氨基酸的天冬氨酸残基或谷氨酸残基的侧链与胰岛素B链的赖氨酸残基的侧链氨基官能团之间的直接连接。
在本发明的另一个实施方案中，两条胰岛素链通过基团L连接，该基团L可包含独立部分X、Y、Z。对于特定的实施方案，基团X、Y、Z不构成胰岛素天然A链或B链的部分。
在一个优选的实施方案中，基团L可包含一个或多个天然或非天然的氨基酸、肽(其可包含非天然的氨基酸残基)、或各种肽修饰剂(如二酸、二胺、聚乙二醇和寡聚乙二醇、硫杂二酸、硫杂氨基酸、氨基硫醇等)。组分X、Y、Z的顺序可互换，并且可选地重复。
更具体而言，连接基团L含有至少一种“修饰剂”，其形式为基团X或基团Y。另外，连接基团L还可包含一个或多个常规氨基酸/肽残基(Z)。
如本文所用，术语“修饰剂”是指能够改变肽的生物学和物理化学性质的任意基团。
在一个特别优选的实施方案中，共价连接L为包含下述的基团：
(i)至少一个基团X；和/或
(ii)至少一个基团Y；和/或
(iii)至少一个基团Z；
其中：
X为式1a或1b表示的基团
其中d和e各自独立地为选自0至10的整数，以及*和**表示与各自相邻基团连接的点；
Y为选自以下的基团：
其中*和**表示与各自相邻基团连接的点；
k、l、m、n、o、p、q、r和s各自独立地为选自0至18的整数；以及
E不存在或选自CH2、O、S和NR，其中R为H、烷基或芳烷基；以及
Z为天然或非天然氨基酸。
如本文所用，术语“烷基”包括可被(单或多)取代或未取代的饱和直链和支链烷基。优选地，所述烷基为C1-20烷基，更优选为C1-15烷基，还更优选为C1-12烷基，还更优选为C1-6烷基，更优选为C1-3烷基。特别优选的烷基(例如)包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基和己基。合适的取代基(例如)包括选自OH、O-烷基、卤素、NH2、NH-烷基、N-(烷基)2、CF3、NO2、CN、COO-烷基、COOH、CONH2、CO-NH-烷基、CO-N(烷基)2、SO2-烷基、SO2NH2和SO2-NH-烷基基团中的一个或多个基团。
如本文所用，术语“芳基”是指可被(单或多)取代或未取代的C6-12芳香族基团。典型例子包括苯基和萘基等。合适的取代基(例如)包括选自OH、O-烷基、卤素、NH2、NH-烷基、N-(烷基)2、CF3、NO2、CN、COO-烷基、COOH、CONH2、CO-NH-烷基、CO-N(烷基)2、SO2-烷基、SO2NH2和SO2-NH-烷基基团中的一个或多个基团。
术语“芳烷基”用作上述术语烷基和芳基的结合。
天然氨基酸包括：丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、酪氨酸和缬氨酸。
如本文所用，术语“非天然氨基酸”包括天然氨基酸的α和α-双取代的氨基酸、N-烷基氨基酸、乳酸、卤化物衍生物，如三氟酪氨酸、对-氯-苯丙氨酸、对-氟-苯丙氨酸、对-溴-苯丙氨酸、p-NO2-苯丙氨酸、苯基甘氨酸、肌氨酸、青霉胺、D-2-甲基色氨酸、磷酸丝氨酸、磷酸苏氨酸、磷酸酪氨酸、p-I-苯丙氨酸、L-烯丙基-甘氨酸、β-丙氨酸、β-天冬氨酸、β-环己基丙氨酸、瓜氨酸、高丝氨酸、高半胱氨酸、焦谷氨酸、L-α-氨基丁酸、L-γ-氨基丁酸、L-α-氨基异丁酸、α-环己基甘氨酸、二氨基丁酸、二氨基庚二酸、N-ε-二硝基苯基-赖氨酸、L-1-萘基丙氨酸、L-2-萘基丙氨酸、3-(2-吡啶基)-L-丙氨酸、3-(3-吡啶基)-L-丙氨酸、3-(4-吡啶基)-L-丙氨酸、N-ε-甲基-赖氨酸、N,N-ε-二甲基-赖氨酸、N,N,N-ε-三甲基-赖氨酸、3-巯基丙酸、L-ε-氨基已酸、7-氨基庚酸、6-氨基己酸、L-蛋氨酸砜、鸟氨酸、L-正亮氨酸、L-正缬氨酸、p-硝基-L-苯丙氨酸、L-羟基脯氨酸、γ-谷氨酸、γ-氨基丁酸、L-巯基脯氨酸、苯丙氨酸(Phe)的甲基衍生物(如4-甲基-Phe、五甲基-Phe、L-Phe(4-氨基)、L-Tyr(甲基)、L-Phe(4-异丙基)、L-Tic(1,2,3,4-四氢异喹啉-3-羧酸)、L-二氨基丙酸和L-Phe(4-苄基)。
有利的是，非天然氨基酸的引入致使肽的酶稳定性升高。
本发明的胰岛素类似物可以包含氨基酸的L型或D型，即一个或多个残基，优选所有残基均可以为L型或D型。在一个优选的实施方案中，所述链之间的连接是在人或动物胰岛素、或它们的类似物或衍生物的A链的C末端氨基酸与所述人或动物胰岛素、或它们的类似物或衍生物的B链的第29位的赖氨酸残基的侧链之间。
在一个优选的实施方案中，接头基团L在A链的C末端部分中存在的氨基二酸的侧链羧基与B链中(优选但不排他地)第B29位的二氨基酸的侧链之间(参见结构3)。如本文所用，术语“C末端部分”是指A链的最后10个氨基酸，包括可能的肽延伸部分。
结构3＝在单链胰岛素上的侧链联接
所述接头可以为任意长度，只要该接头赋予单链胰岛素类似物必要的结构构型使其具有摄取葡萄糖和结合胰岛素受体的作用即可。
在赖氨酸(B29)侧链引入接头基团L是特别优选的。在一个高度优选的实施方案中，所述接头包含亲脂性修饰剂，或包含结合了亲脂性和亲水性的修饰剂。
在一个优选的实施方案中，A链包含人胰岛素从A链N末端起始的1至21个氨基酸。
在一个优选的实施方案中，A链由人胰岛素从A链N末端起始的1至21个氨基酸构成。
在另一个优选的实施方案中，A链包含人胰岛素从A链N末端起始的1至20个氨基酸。
在另一个优选的实施方案中，A链由人胰岛素从A链N末端起始的1至20个氨基酸构成。
在一个优选的实施方案中，B链包含人胰岛素从A链N末端起始的1至29个氨基酸。
在一个优选的实施方案中，B链由人胰岛素从A链N末端起始的1至29个氨基酸构成。
在一个优选的实施方案中，胰岛素B链在C末端还含有至多20个额外的天然或非天然氨基酸。优选地，B链在C末端还含有1至10个、或更优选1至5个额外的天然或非天然氨基酸。在一个高度优选的实施方案中，B链在C末端还含有1、2或3个额外的天然或非天然氨基酸。在一个还更优选的实施方案中，B链在C末端还含有1、2或3个额外的天然氨基酸。
在一个优选的实施方案中，所述单链胰岛素类似物包含以下一者或多者：
(i)在所述胰岛素A链第7位的半胱氨酸和所述胰岛素B链第7位的半胱氨酸之间的分子间二硫键；
(ii)在所述胰岛素A链第20位的半胱氨酸和所述胰岛素B链第19位的半胱氨酸之间的分子间二硫键；
(iii)在所述胰岛素A链第6位的半胱氨酸和第11位的半胱氨酸之间的分子间二硫键。
在一个优选的实施方案中，所述单链胰岛素类似物包含上述(i)、(ii)和(iii)之一。
在另一个优选的实施方案中，所述单链胰岛素类似物包含上述(i)、(ii)和(iii)之二。
在另一个优选的实施方案中，所述单链胰岛素类似物包含上述(i)、(ii)和(iii)。
在一个优选的实施方案中，所述单链胰岛素类似物具有式(I)：
其中：
L如上所定义；
各Aaa独立地为天然或非天然氨基酸；
f为0至20；
R为OH或NH2。
在一个优选的实施方案中，R为OH，f为0、1、2或3，并且各Aaa独立地为天然氨基酸。更优选地，所述天然氨基酸选自Arg和Thr。
在一个优选的实施方案中，L选自以下基团：
(i)-(X)a-(Y)b-(Z)c-；
(ii)-(Y)b-(X)a-(Z)c-；
(iii)-(Y)b-(Z)c-(X)a-；
(iv)-(X)a-(Z)c-(Y)b-；
(v)-(Z)c-(X)a-(Y)b-；
(vi)-(Z)c-(Y)b-(X)a-；
其中a、b和c各自独立地为选自0至5的整数。
在一个优选的实施方案中，a、b和c各自独立地为0、1或2。
在一个优选的实施方案中，L为-(X)a-(Y)b-(Z)c-，其中a为1，并且b和c都为0。
在另一个优选的实施方案中，L为-(X)a-(Y)b-(Z)c-，其中a和b为1，并且c为0。
在另一个优选的实施方案中，L为-(X)a-(Y)b-(Z)c-，其中a为1，b为2，并且c为0。
在另一个优选的实施方案中，L为-(X)a-(Y)b-(Z)c-，其中a为1，b为0，并且c为2。
在另一个优选的实施方案中，L为-(X)a-(Y)b-(Z)c-，其中a为0，b为0，并且c为1或2。
在一个优选的实施方案中，L为直接键，即a、b和c都为0。
在一个优选的实施方案中，X为如上限定的式1a表示的基团。
在一个优选的实施方案中，Y为如上限定的式6表示的基团。
在一个优选的实施方案中，Y为式6a或6b表示的基团：
其中*和**表示与各自相邻基团连接的点。
在一个优选的实施方案中，Y为如上限定的式18表示的基团。
在一个优选的实施方案中，Y为式18a表示的基团，其中l为1、2、3、4或5：
其中*和**表示与各自相邻基团连接的点。
在一个优选的实施方案中，单链胰岛素类似物选自以下：
药物组合物
本发明的一个方面涉及一种药物组合物，其包含本文所述的胰岛素类似物，并混有可药用的赋形剂、稀释剂、或载体、或其混合物。尽管本发明的肽(包括其可药用的盐、酯和可药用的溶剂化物)可以单独使用，它们通常与药学载体、赋形剂或稀释剂混合在一起而施用，特别是在用于人类治疗中。该药物组合物可以在人类和兽医学中用于人类或动物使用。
用于本发明所述的药物组合物的各种不同形式的此类合适的赋形剂的例子可见于由AWade和PJWeller编辑的“HandbookofPharmaceuticalExcipients，第二版，(1994)。
用于治疗用途的可接受的载体或稀释剂是药学领域中所熟知的，例如在Remington'sPharmaceuticalSciences,MackPublishingCo.(A.R.Gennaroedit.1985)中有所描述。
合适的载体的例子包括乳糖、淀粉、葡萄糖、甲基纤维素、硬脂酸镁、甘露醇、山梨醇等。合适的稀释剂包括乙醇、甘油和水。
药学载体、赋形剂或稀释剂的选择可以根据意向给药路径和标准药学实践来进行选择。药物组合物可以包括任意合适的粘结剂、润滑剂、悬浮剂、涂层剂、增溶剂作为载体赋形剂或稀释剂，或者除了载体、赋形剂或稀释剂以外包括任意合适的粘结剂、润滑剂、悬浮剂、涂层剂、增溶剂。
合适的粘结剂的例子包括淀粉、明胶、天然糖(如葡萄糖、无水乳糖、游离乳糖、β-乳糖、玉米甜味剂)、天然和合成瓜尔胶(如阿拉伯树胶、黄蓍胶或海藻酸钠)、羧甲基纤维素和聚乙二醇。
合适的润滑剂的例子包括油酸钠、硬脂酸钠、硬脂酸镁、苯甲酸钠、乙酸钠、氯化钠等。
药物组合物中可以加入防腐剂、稳定剂、染料、甚至调味剂。防腐剂的例子包括苯甲酸钠、山梨酸和对羟基苯甲酸酯。也可以使用抗氧化剂和悬浮剂。
盐/酯
本发明的胰岛素类似物可以盐或酯的形式存在，特别是可药用的盐或酯。
本发明的化合物的可药用的盐包括其合适的酸加成盐或碱盐。合适的可药用的盐可参见Berge等人的综述JPharmSci,66,1-19(1977)。可与强无机酸，如矿物酸(例如硫酸、磷酸或氢卤酸)；与强有机羧酸，如未取代或取代(如被卤素取代)的具有1至4个碳原子的烷羧酸(例如乙酸)；与饱和或不饱和二羧酸，例如草酸、丙二酸、丁二酸、马来酸、富马酸、邻苯二甲酸或对苯二酸；与羟基羧酸，例如抗坏血酸、乙醇酸、乳酸、苹果酸、酒石酸或柠檬酸；与氨基酸，例如天冬氨酸或谷氨酸；与苯酸；或与有机磺酸，如未取代或取代(例如被卤素取代)的(C1-C4)-烷基-或芳基-磺酸(例如甲磺酸或对甲苯磺酸)形成盐。
根据待酯化的官能团，可利用有机酸或醇/氢氧化物来形成酯。有机酸包括羧酸，如未取代或取代(如被卤素取代)的具有1至12个碳原子的烷羧酸(例如乙酸)；饱和或不饱和二羧酸，例如草酸、丙二酸、丁二酸、马来酸、富马酸、邻苯二甲酸或对苯二酸；羟基羧酸，例如抗坏血酸、乙醇酸、乳酸、苹果酸、酒石酸或柠檬酸；与氨基酸，例如天冬氨酸或谷氨酸；苯酸；或与有机磺酸，如未取代或取代(例如被卤素取代)的(C1-C4)-烷基-或芳基-磺酸(例如甲磺酸或对甲苯磺酸)。合适的氢氧化物包括无机氢氧化物，如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化铝。醇包括未取代或取代(如被卤素取代)的具有1至12个碳原子的烷醇。
对映异构体/互变异构体
在本文所述本发明的所有方面，本发明包括本发明类似物的合适的所有对映异构体和互变异构体。本领域技术人员能够识别具有光学性质(一个或多个手性碳原子)或互变异构特性的化合物。相应的对映异构体和/或互变异构体可通过本领域已知的方法分离或制备。
立体异构体和几何异构体
本发明的一些类似物可以立体异构体和/或几何异构体存在，例如它们可具有一个或多个不对称和/或几何中心，从而存在两个或多个立体异构和/或几何形式。本发明包括使用这些类似物及其混合物的所有独立的立体异构体和几何异构体。权利要求中所用的术语包括这些形式，条件是所述形式保留合适的官能团活性(尽管不一定能达到相同程度)。
本发明还包括这些类似物或其可药用盐的所有合适的同位素变体。同位素变体定义为：至少一个原子被具有相同原子序数但是具有与自然界通常发现的原子质量不同的原子质量的原子替换。可以引入所述试剂及其可药用盐的同位素的例子包括：氢、碳、氮、氧、磷、硫、氟和氯的同位素，如分别为2H、3H、13C、14C、15N、17O、18O、31P、32P、35S、18F和36Cl。特定同位素变体在药物和/或基体组织分布的研究中是有用的，例如引入3H或14C的放射性同位素。由于易于制备和检测，氚标记(即3H)和C-14(即14C)同位素是特别优选的。此外，诸如氘(即2H)的同位素的取代可能由于具有更高的代谢稳定性而具有一定的治疗优势，例如提高体内半衰期或降低所需剂量，因此在一些情况下是优选的。通常可使用适当试剂的合适的同位素变体通过常规方法来制备本发明所述类似物及其可药用的盐的同位素变体。
溶剂化物
本发明也包括本发明类似物的溶剂化物的形式。权利要求中所用的术语包括这些形式。
多形体
本发明还涉及本发明类似物的各种晶体形式、多晶形物和(无水型)含水型。药学产业已经建立了这样的方式，化学化合物可以任意这样的形式通过略微改变在化合物的合成制备中所用的溶剂的纯化方法和/或分离方法被分离。
前体药物
本发明还包括前体药物形式的本发明的类似物。这种前体药物通常是本发明类似物，其中一个或多个合适的基团经修饰从而在人或哺乳动物受试者中施用时该修饰能够逆转。尽管也可与这样的前体药物一起施用第二种试剂从而在体内进行所述逆转，但是这样的逆转通常是由该受试者体内天然存在的酶进行的。这样的修饰的例子包括酯(例如上述的任意那些)，其中所述逆转可由酯酶进行。其它这样的体系是本领域技术人员所熟知的。
施用
本发明的药物组合物可以通过口服、直肠、阴道、肠胃外、肌肉内、腹腔、动脉内、鞘内、支气管内、皮下、皮肤内、静脉内、鼻内、口腔或舌下路径施用。
对于口服施用，特定用途是制成压片、丸剂、片剂、凝胶胶囊(gellules)、滴剂和胶囊剂。优选地，这些组合物单位剂量中包含1mg至250mg的活性成分，并且更优选包含10mg至100mg的活性成分。
施用的其它形式包括可通过静脉内、动脉内、鞘内、皮下、皮肤内、腹腔或肌肉内注射的溶液或乳液，并且可由灭菌溶液或可灭菌溶液制备。本发明的药物组合物还可以是栓剂、阴道栓、混悬剂、乳剂、洗剂、软膏剂、霜剂、凝胶剂、喷雾剂、溶液或粉状散剂的形式。
经皮施用的可选方式是使用皮肤贴剂。例如可将活性成分引入霜剂(由聚乙二醇的水性乳液或液体石蜡构成)中。也可以1重量％至10重量％的浓度将活性成分引入由白蜡或白软石蜡基以及根据需要的稳定剂和防腐剂构成的膏剂中。
可注射形式的单位剂量中可包含10mg至1000mg的活性成分，更优选包含10mg至250mg的活性成分。
组合物可以配制成单位剂量形式，即含有单位剂量的离散部分、或单位剂量的多个单元或子单元的形式。
剂量
无需过度实验，本领域技术人员能够容易地确定对受试者施用的一种已经配制好的组合物的合适剂量。通常，医师将能够确定最适合个体患者的实际剂量，并且这将取决于一系列因素：包括所采用的特定化合物的活性、该化合物的代谢稳定性和作用时长、受试者年龄、体重、健康状况、性别、饮食、施用方式和时间、排泄速率、药物组合、特定状况的严重程度、以及个体所经历的治疗。本文公开的剂量为示例性的平均情况。这些当然是个体的情况，其中可以包含更高或更低的剂量范围，并且这些均包括在本发明的范围内。
根据需要，所述试剂的施用剂量为0.01mg/kg体重至30mg/kg体重，如0.1mg/kg体重至10mg/kg体重，更优选为0.1mg/kg体重至1mg/kg体重。
在一个示例性实施方案中，可向患者施用一次或多次10mg/天至150mg/天的剂量。
治疗用途
本发明的另一个方面涉及如上所述的单链胰岛素类似物在药物中的用途。
本发明的另一个方面涉及如上所述的单链胰岛素类似物在治疗或预防糖尿病中的用途、或治疗或预防高血糖症中的用途。
本发明的另一个方面涉及如上所述的单链胰岛素类似物在制备用于治疗糖尿病、或治疗或预防高血糖症的药物中的用途。
如本文所用，短语“制备药物”包括除了本发明的类似物在筛选进一步治疗剂或制备这样的药物的任意阶段中的用途以外，将本发明的类似物直接用作药物的用途。
本发明的另一个方面涉及在需要的受试者中治疗糖尿病、或治疗或预防高血糖症的方法，所述方法包括施用根据如上所述的治疗有效量的单链胰岛素类似物。
下面通过非限定性例子进一步描述本发明。
实施例
缩写
Boc叔丁氧羰基
CTC氯三苯甲基氯
NMPN-甲基吡咯烷酮
DCM二氯甲烷
TFA三氟乙酸
RE旋转蒸发器
DEE二乙醚
DICN,N'-二异丙基碳二亚胺
HOBt羟基苯并三唑
HOSuN-羟基琥珀酰亚胺
DMF二甲基甲酰胺
EDAC1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺
RT室温
DTT二硫苏糖醇
DMSO二甲亚砜
MMt单甲氧基三苯甲基
Trt三苯甲基
DIPEAN,N-二异丙基乙胺
Fmoc芴甲氧羰基
MeOH甲醇
AcOH乙酸
TFE三氟乙醇
DdeN-(1-(4,4-二甲基-2,6-二氧代亚环己基)乙基)
实施例1
结构10的单链胰岛素的合成
(A)结构6的部分保护和羧基活化的胰岛素Gly(A21)链的合成
利用Fmoc-氨基酸(CBL-Patras公司的产品)和用于活化除Gly(A21)残基(其利用Boc-Gly-OH引入)之外的氨基酸的DIC/HOBt，将3.0g(1.0mmol)的H-Gly-O-CTC树脂(市售可得，CBL-Patras公司的产品)延伸成结合树脂的受保护的Gly(A21)链。然后用NMP洗涤所述树脂4次，用DCM洗涤6次，然后从树脂上切下受保护的肽，并同时利用含有20.0mmol碘的1％TFA的DCM洗涤8次使其氧化。将来自1％TFA洗涤的滤液滴入3％的Na2S2O3溶液中，用该Na2S2O3溶液和水洗涤DCM层，在RE中浓缩，然后随着DEE的添加受保护的肽析出，用DEE洗涤并真空干燥至恒重。产率：3.04g(90.0％)。
(B)结构8的选择性地在Lys29处脱保护的B(Arg31)、B(Arg32)的人胰岛素B链的固相合成
利用Fmoc-氨基酸和用于活化除Phe(B1)残基(其利用Boc-Phe-OH引入)之外的氨基酸的DIC/HOBt，将4.0g(1.0mmol)的H-Arg(Pbf)-O-CTC树脂(购自CBL-Patras公司)延伸成结合树脂的受保护的Arg(B31)、Arg(B32)链。然后用NMP洗涤所述树脂4次，用DCM洗涤6次，然后用1％TFA的DCM洗涤8次从树脂上切下受保护的肽。将来自1％TFA洗涤的滤液滴入1％的吡啶水溶液中，用水洗涤DCM层，在RE中浓缩，然后随着DEE的添加受保护的肽析出，用DEE洗涤并真空干燥至恒重。产率：5.61g(90.2％)。
(C)在溶液中缩合-合成单链胰岛素Nr.10
向427.1mg(0.1mmol)受保护的A链Nr.6的10.0mlDMF的溶液中加入0.12(0.1mmol)HOSu和0.17g(0.1mmol)EDAC，并在室温下搅拌混合物20分钟。然后加入621.9mg(0.1mmol)的选择性地在B链脱保护的胰岛素B链Nr.8，在室温下再搅拌所得混合物6小时。然后将所得溶液滴入100ml冰水中，过滤所得固体，用水洗涤并真空干燥。然后将所得固体溶于30ml的在0℃预冷的TFA/DTT/水(94:3:3)中，并搅拌1小时，然后将混合物升温至室温并在室温下再搅拌3小时。然后将混合物在RE中真空浓缩至约5ml并加入100ml冰冷的DEE。过滤析出的固体，用DEE洗涤并真空干燥至恒重。然后将粗胰岛素溶解在pH为7.8的20％DMSO的Na2HPO4溶液中，并在室温下再搅拌48小时。然后酸化所得溶液，加载于C18Chromasil柱中并通过HPLC纯化。收集包含主要产物的馏分并冻干。产率：净肽62.3mg(10.7％)。
实施例2
具有结构15的单链胰岛素的合成
(A)结构11的受保护的、羧基活化的并且Asp21氧化的胰岛素A链的合成
利用Fmoc-氨基酸(CBL-Patras公司的产品)和用于活化除Gly(A1)残基(其利用Boc-Gly-OH引入)之外的氨基酸的DIC/HOBt，将4.0g(1.0mmol)的H-Asp(CTC树脂)OtBu(购自CBL-Patras公司)延伸成结合树脂的受保护的Asp(A21)链。然后用NMP洗涤所述树脂4次，用DCM洗涤6次，然后从树脂上切下受保护的肽，并同时利用含有20.0mmol碘的1％TFA的DCM洗涤8次使其氧化。将来自1％TFA洗涤的滤液滴入3％的Na2S2O3溶液中，用该Na2S2O3溶液和水洗涤DCM层，在RE中浓缩，然后随着DEE的添加受保护的肽析出，用DEE洗涤并真空干燥至恒重。产率：2.97g(87.5％)。
(B)结构12的选择性地在Lys29侧链处脱保护的des-Thr30人胰岛素的合成
利用Fmoc-氨基酸(CBL-Patras公司的产品)和用于活化除Phe(B1)残基(其利用Boc-Phe-OH引入)之外的氨基酸的DIC/HOBt，将3.2g(1.0mmol)的H-Lys(MMT树脂)-OTrt(通过使Fmoc-Lys-OH与MMt-氯树脂和DIPEA的DCM反应，然后对由Trt-氯化物得到的结合树脂的Fmoc-Lys-OH酯化得到)延伸成结合树脂的受保护的desThr(B30)人胰岛素B链。然后用NMP洗涤所述树脂4次，用DCM洗涤6次，然后用1％TFA的DCM洗涤8次从树脂上切下受保护的肽。将来自1％TFA洗涤的滤液滴入1％的吡啶水溶液中，用水洗涤DCM层，在RE中浓缩，然后随着DEE的添加受保护的肽析出，用DEE洗涤并真空干燥至恒重。产率：4.93g(94.1％)。
(C)在溶液中部分受保护的胰岛素A链和B链的缩合
向339.6mg(0.1mmol)受保护的A链Nr.11的10.0mlDMF的溶液中加入0.12(0.1mmol)HOSu和0.17g(0.1mmol)EDAC，并在室温下搅拌混合物20分钟。然后加入524.5mg(0.1mmol)的选择性地在B链脱保护的胰岛素B链Nr.12，在室温下再搅拌所得混合物6小时。然后将所得溶液滴入100ml冰水中，过滤所得固体，用水洗涤并真空干燥。然后将所得固体溶于在30ml的在0℃预冷的TFA/DTT/水(94:3:3)中，并搅拌1小时，然后将混合物升温至室温并在室温下再搅拌3小时。然后将混合物在RE中真空浓缩至约5ml并加入100ml冰冷的DEE。过滤析出的固体，用DEE洗涤并真空干燥至恒重。然后将粗胰岛素溶解在pH为7.8的20％DMSO的Na2HPO4溶液中，并在室温下再搅拌48小时。然后酸化所得溶液，加载于C18Chromasil柱中并通过HPLC纯化。收集包含主要产物的馏分并冻干。产率：净肽78.9mg(14.5％)。
实施例3
具有结构19的单链胰岛素的合成
(A)具有结构17的受保护的胰岛素A链的合成
将4.13g(10.0mmol)的6-Fmoc-氨基(乙基硫代)己酸(通过本领域熟知的方案利用Fmoc-半胱胺和6-溴己酸得到)溶于200mlDCM中，然后加入20.0g(1.6mmol/g)CTC-氯树脂和7.75g(60mmol)DIPEA，并在室温下使所得混合物静置(shack)2小时。然后加入10.0mlMeOH并再次使混合物静置1小时。过滤树脂，并用DCM/DIPEA/MeOH洗涤3次，用DCM洗涤6次。然后随着Fmoc-氨基酸的顺序偶合以及DIC/HOBt活化结合树脂的受保护的肽16，所得的结合树脂的氨基酸链延伸。然后所述树脂16用NMP洗涤4次，用DCM洗涤6次，然后从树脂上切下受保护的肽，并同时利用含有200.0mmol碘的1％TFA的DCM洗涤8次使其氧化。将来自1％TFA洗涤的滤液滴入1％的吡啶水溶液中，用水洗涤DCM层，在RE中浓缩，然后随着DEE的添加受保护的肽析出，用DEE洗涤并真空干燥至恒重。产率：34.7g(90.8％)。
(B)在溶液中结构17的部分保护的和修饰的胰岛素A与结构12的部分保护的desThr(B30)胰岛素B链的缩合
向382.3mg(0.1mmol)受保护的A链Nr.17的10.0mlDMF的溶液中加入0.12(0.1mmol)HOSu和0.17g(0.1mmol)EDAC，并在室温下搅拌混合物20分钟。然后加入524.5mg(0.1mmol)的选择性地在Lys(B29)的侧链脱保护的des(B30)胰岛素B链Nr.12，在室温下再搅拌所得混合物6小时。然后将所得溶液滴入100ml冰水中，过滤所得固体，用水洗涤并真空干燥。然后将所得固体溶于在30ml的在0℃预冷的TFA/DTT/水(94:3:3)中，并搅拌1小时，然后将混合物升温至室温并在室温下再搅拌3小时。然后将混合物在RE中真空浓缩至约5ml并加入100ml冰冷的DEE。过滤析出的固体，用DEE洗涤并真空干燥至恒重。然后将粗胰岛素溶解在pH为7.8的20％DMSO的Na2HPO4溶液中，并在室温下再搅拌48小时。然后酸化所得溶液，加载于C18Chromasil柱中并通过HPLC纯化。收集包含主要产物的馏分并冻干。产率：净肽127.4mg(22.8％)。
实施例4
结构23的单链胰岛素的合成
单链胰岛素Glu(A21)、desThr(B30)的固相合成，其中所述胰岛素链通过Glu(A21)和Lys(B29)的侧链以及寡聚乙二醇修饰剂连接。
由在4-甲基-二苯甲基(二苯基甲基)树脂上的B链的固相合成开始所述合成。完成Lys(B29)侧链合成后，在室温下用DCM/TFE/AcOH(7:2:1)处理3小时除去Mmt官能团，从而提供结构21的部分保护的结合树脂的肽。然后利用相应的Fmoc-衍生物然后与Fmoc-Glu-OtBu偶联，从而在Lys侧链上引入两个2-(2-(2-氨基乙氧基)乙氧基)乙酸基团。利用Fmoc-氨基酸，在Glu(A21)的Nα-官能团上集合剩余的A链。为了形成二硫键，在完成合成后，用1％I2的DCM/TFE(9:1)处理结合树脂的肽。然后树脂用DCM洗涤，并在0℃下用TFA/DTT/H2O(94:3:3)处理15分钟并过滤。然后树脂用TFA溶液洗涤3次，并且合并的滤液在0℃再放置3小时。在RE中浓缩所得溶液，并将剩余的油状物滴入冰冷的DEE中。过滤析出的物质，用DEE洗涤并真空干燥。然后将粗胰岛素溶解在pH为7.8的20％DMSO的Na2HPO4溶液中，并在室温下再搅拌48小时。然后酸化所得溶液，加载于C18Chromasil柱中并通过HPLC纯化。收集包含主要产物的馏分并冻干。产率：净肽82.4mg(14.29％)。
实施例5
在2-氯三苯甲基树脂上结构24的单链胰岛素的合成
由1.00mmolH-Thr(tBu)-O-CTC树脂开始，并且如实施例3所述进行合成，不同之处在于在引入Lys(B29)时使用Fmoc-Lys(Dde)-OH来替代Fmoc-Lys(Mmt)-OH，并且按照惯例利用2％-联氨的NMP进行Dde的选择性除去。产率：94.3mg(15.4％)。
在不脱离本发明的范围和精神的条件下，本发明所述各方面的各种修改和变化对本领域技术人员来说是显而易见的。尽管已经结合具体的优选的实施方案对本发明进行了描述，应当理解，本发明不仅限于这些具体的实施方案。事实上，对相关领域的技术人员来说显而易见的实施本发明的所述模式的各种修改应包括在如下权利要求的范围内。

Claims (27)

1.一种单链胰岛素类似物，其包括：
(A)人或动物胰岛素、或它们的类似物或衍生物的A链；
(B)人或动物胰岛素、或它们的类似物或衍生物的B链；
(C)所述A链和B链之间的一个或多个二硫键；以及
(D)在所述A链的氨基酸的官能团和所述B链的氨基酸的官能团之间的另一个共价连接L，所述官能团的至少一者是氨基酸侧链官能团。
2.根据权利要求1所述的单链胰岛素类似物，其中所述另一个共价连接L位于所述A链的氨基酸的官能团和所述B链的氨基酸的侧链官能团之间。
3.根据权利要求1或2所述的单链胰岛素类似物，其中所述另一个共价连接L位于所述A链的C末端氨基酸和所述B链的氨基酸的侧链官能团之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的单链胰岛素类似物，其中所述另一个共价连接L为直接键。
5.根据权利要求4所述的单链胰岛素类似物，其中所述另一个共价连接L是在所述A链的C末端氨基酸的天冬氨酸残基或谷氨酸残基的侧链与所述B链中的赖氨酸残基的侧链氨基官能团之间的直接键。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的单链胰岛素类似物，其中所述另一个共价连接L为包含下述的基团：
(i)至少一个基团X；和/或
(ii)至少一个基团Y；和/或
(iii)至少一个基团Z；
其中：
X为式1a或1b表示的基团
其中d和e各自独立地为选自0至10的整数，以及*和**表示与各自相邻基团连接的点；
Y为选自以下的基团：
其中*和**表示与各自相邻基团连接的点；
k、l、m、n、o、p、q、r和s各自独立地为选自0至18的整数；以及
E不存在或选自CH2、O、S和NR，其中R为H、烷基或芳烷基；以及
Z为天然或非天然氨基酸。
7.根据前述权利要求中任一项所述的单链胰岛素类似物，其中L将所述人或动物胰岛素、或它们的类似物或衍生物的A链的羧基端氨基酸与所述人或动物胰岛素、或它们的类似物或衍生物的B链的第29位的赖氨酸残基的侧链连接在一起。
8.根据前述权利要求中任一项所述的单链胰岛素类似物，其中所述A链包含人胰岛素从A链N末端起始的1至21个或1至20个氨基酸。
9.根据前述权利要求中任一项所述的单链胰岛素类似物，其中所述B链包含人胰岛素从A链N末端起始的1至29个氨基酸。
10.根据权利要求9所述的单链胰岛素类似物，其中所述胰岛素B链在C末端还包含至多20个额外的天然或非天然氨基酸。
11.根据前述权利要求中任一项所述的单链胰岛素类似物，其包含以下一者或多者：
(i)在所述胰岛素A链第7位的半胱氨酸和所述胰岛素B链第7位的半胱氨酸之间的分子间二硫键；
(ii)在所述胰岛素A链第20位的半胱氨酸和所述胰岛素B链第19位的半胱氨酸之间的分子间二硫键；
(iii)在所述胰岛素A链第6位的半胱氨酸和第11位的半胱氨酸之间的分子间二硫键。
12.根据前述权利要求中任一项所述的单链胰岛素类似物，其具有式(I)：
其中：
L如权利要求1所限定；
各Aaa独立地为天然或非天然氨基酸；
f为选自0至20的整数；
R为OH或NH2。
13.根据权利要求12所述的单链胰岛素类似物，其中R为OH，f为0、1、2或3，并且各Aaa独立地为天然或非天然氨基酸，更优选地选自Arg和Thr。
14.根据前述权利要求中任一项所述的单链胰岛素类似物，其中L选自以下基团：
(i)-(X)a-(Y)b-(Z)c-；
(ii)-(Y)b-(X)a-(Z)c-；
(iii)-(Y)b-(Z)c-(X)a-；
(iv)-(X)a-(Z)c-(Y)b-；
(v)-(Z)c-(X)a-(Y)b-；
(vi)-(Z)c-(Y)b-(X)a-；
其中a、b和c各自独立地为选自0至5的整数。
15.根据权利要求14所述的单链胰岛素类似物，其中a、b和c各自独立地为0、1或2。
16.根据权利要求14或15所述的单链胰岛素类似物，其中L选自：
(i)-(X)a-(Y)b-(Z)c-，其中a为1，并且b和c都为0；
(ii)-(X)a-(Y)b-(Z)c-，其中a和b为1，并且c为0；
(iii)-(X)a-(Y)b-(Z)c-，其中a为1，b为2，并且c为0；
(iv)-(X)a-(Y)b-(Z)c-，其中a为1，b为0，并且c为2；以及
(v)-(X)a-(Y)b-(Z)c-，其中a为0，b为0，并且c为1。
17.根据权利要求6所述的单链胰岛素类似物，其中X为式1a表示的基团。
18.根据权利要求6所述的单链胰岛素类似物，其中Y为如权利要求6所限定的式6表示的基团。
19.根据权利要求18所述的单链胰岛素类似物，其中Y为式6a或6b表示的基团：
其中*和**表示与各自相邻基团连接的点。
20.根据权利要求1至17中任一项所述的单链胰岛素类似物，其中Y为如权利要求6所限定的式18表示的基团。
21.根据权利要求20所述的单链胰岛素类似物，其中Y为式18a表示的基团，其中l为1、2、3、4或5：
其中*和**表示与各自相邻基团连接的点。
22.根据权利要求1所述的单链胰岛素类似物，其选自以下：
23.一种药物组合物，其包含根据权利要求1至22中任一项所述的单链胰岛素类似物和可药用的稀释剂、赋形剂或载体。
24.根据权利要求1至22中任一项所述的单链胰岛素类似物，所述单链胰岛素类似物用作为药物。
25.根据权利要求1至22中任一项所述的单链胰岛素类似物，所述单链胰岛素类似物用于治疗或预防糖尿病、或用于治疗或预防高血糖症。
26.根据权利要求1至22中任一项所述的单链胰岛素类似物在制备用于治疗糖尿病、或治疗或预防高血糖症的药物中的用途。
27.一种在需要的受试者中治疗糖尿病、或治疗或预防高血糖症的方法，所述方法包括施用治疗有效量的根据权利要求1至22中任一项所述的单链胰岛素类似物。
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