CN108271356A - 肠降血糖素-胰岛素缀合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了与肠降血糖素缀合的胰岛素激动剂肽，其中所述肠降血糖素‑胰岛素缀合物对胰岛素受体和对应肠降血糖素受体具有激动剂活性，并在施用所述化合物的个体中刺激重量减轻。

Description

肠降血糖素-胰岛素缀合物
相关申请的交叉引用
本申请根据35 U.S.C. §119(e)要求2014年9月24日提交的美国临时申请序列号62/054,666的优先权，所述申请的完整内容在此通过引用并入本文。
通过引用电子形式提交的材料的并入
通过引用整体并入计算机可读的核苷酸/氨基酸序列表，所述序列表与本文一并提交并如下标识：于2015年9月18日创建的名称为“242705_Seq List_ST25.txt”的一个1014KBACII (文本)文件。
背景
胰岛素是一种用于治疗青少年-发病型糖尿病和晚期成人-发病型糖尿病的经证实的疗法。所述肽被生物合成为低效力的较大线性前体(天然胰岛素的约2%-9%)，称为胰岛素原。胰岛素原通过选择性除去35-残基连接肽(C肽)而蛋白水解转化为胰岛素。所得的通过胰岛素"A链" (SEQ ID NO:1)和"B链" (SEQ ID NO:2)链之间的二硫键形成的异源双链体，代表总共51个氨基酸，对于胰岛素受体具有高效力(nM范围)。相对于相关的胰岛素-样生长因子1受体，天然胰岛素对于胰岛素受体具有约100倍的选择性亲和力，但对于两种不同的胰岛素受体同种型(称为A和B)显示出很少的选择性。
肠降血糖素是一组胃肠激素，其参与广泛种类的生理学功能，包括葡萄糖稳态、胰岛素分泌、胃排空和肠道生长，以及食物摄入量的调节。前高血糖素原是一种158个氨基酸的前体多肽，其在不同的组织中被加工以形成许多不同的肽。肠降血糖素包括许多高血糖素原-衍生的肽，包括胰高血糖素(SEQ ID NO:701)、胰高血糖素-样肽-1 (GLP-1；氨基酸7-36被提供为SEQ ID NO:703且氨基酸7-35被提供为SEQ ID NO:704)、胰高血糖素-样肽-2(GLP-2；SEQ ID NO:708)和泌酸调节肽(OXM；SEQ ID NO:706)。
胰高血糖素是一种29个氨基酸的肽，其对应于前高血糖素原的氨基酸33-61，同时GLP-1被生产为一种37个氨基酸的肽，其对应于前高血糖素原的氨基酸72-108。GLP-1(7-36)酰胺(SEQ ID NO:703；C末端是精氨酸酰胺)或GLP-1(7-37)酸(SEQ ID NO:704；C末端是甘氨酸)是GLP-1的生物学有效形式，其对GLP-1受体显示基本上等效的活性。
胰高血糖素是挽救生命的药物，其用于严重低血糖症的急性治疗。已报道泌酸调节肽具有抑制食欲和降低体重的药理学能力。用GLP-1受体激动剂或稳定的GLP-1类似物的临床研究已证明这一家族的肽是II型糖尿病的有效治疗。
此外，抑胃肽(GIP)也被称为葡萄糖-依赖性促胰岛素肽，并且是激素的分泌素家族的一个成员。GIP衍生自由GIP基因编码的153-氨基酸的前蛋白并作为生物活性的42-氨基酸肽(SEQ ID NO:707)循环。GIP基因在小肠以及唾液腺中表达并且是胃酸分泌的弱抑制剂。除了其在胃中的抑制效果，在葡萄糖的存在下，GIP当以生理学剂量施用时，促进由胰腺β胰岛细胞的胰岛素释放。GIP被认为作为肠因子发挥作用，其刺激胰腺胰岛素的释放并可在维持葡萄糖稳态中发挥生理作用。
如本文公开，缀合物在胰岛素肽和肠降血糖素之间形成，包括例如胰高血糖素、GLP-1或GIP激动剂、GLP-1/GIP共激动剂、GLP-1/胰高血糖素共激动剂或胰高血糖素/GLP-1/GIP三重激动剂，其中缀合物对胰岛素受体和对应的肠降血糖素受体两者具有激动活性。更具体地，预期胰高血糖素相关肽(例如，GIP、GLP-1或胰高血糖素)的缀合产生胰岛素肽活性的有益的修饰。例如，预期将对胰高血糖素受体具有激动活性的肽连接至胰岛素肽增强缀合物靶向至肝脏，因为胰高血糖素受体主要位于肝脏中。缀合物靶向至肝脏是合乎需要的，因为肝脏主要参与葡萄糖生产而不是利用。因此靶向肝脏可以是比当胰岛素接触其它组织诸如肌肉或脂肪时发生的更安全的关闭葡萄糖生产的途径，其中除了关闭葡萄糖生产外，其还刺激导致低血糖症的更高风险的葡萄糖利用。还有存在于胰腺的α细胞上的胰高血糖素受体。复合物递送至α细胞可抑制额外的胰高血糖素生产或使α细胞对低血糖症更敏感。申请人还期望胰高血糖素存在于胰高血糖素-胰岛素缀合物中可用作对偶联的胰岛素活性的缓冲剂，以提供更为基准的活性，因此避免血葡萄糖水平的峰值。
类似地，期望胰岛素肽与其它胰高血糖素相关肽(包括肠降血糖素GLP-1和GIP)和对GLP-1和/或GIP受体具有活性的其它相关肽的缀合物将产生具有有益特性的缀合物。例如，GLP-胰岛素缀合物可靶向至下丘脑，以降低食欲以及减少血葡萄糖。可替代地或者另外地，GLP-胰岛素缀合物可以靶向至β细胞以驱动合成代谢反应(增加胰岛素的胰岛β细胞生产)。
肠降血糖素-胰岛素肽缀合物也适合于进一步的结构增强，设想这样的结构增强通过使用前药化学以产生改善的治疗指数；通过血浆蛋白诸如白蛋白的连接或其它修饰，包括聚乙二醇化和脂质化(例如，添加C14-C30烷基或酰基)延长作用的持续时间；和通过糖基化增强物理稳定性。使用C-肽接头的单链胰岛素类似物的制剂也提供新颖的结构位置，对于这样的结构位置，这些化学修饰中的许多可以成功地布置。本文公开的胰岛素缀合物的一种用途是治疗糖尿病，同时刺激重量减轻或防止重量增加。
概述
提供胰岛素激动剂/肠降血糖素缀合物，其中缀合物在胰岛素受体和对应的肠降血糖素受体两者上具有激动活性。更具体地，在一个实施方案中，提供胰岛素激动剂/肠降血糖素缀合物，其中所述缀合物在胰岛素受体和GLP-1和/或GIP受体两者上具有激动剂活性。根据一个实施方案，单一化合物作为胰岛素蛋白和肠降血糖素蛋白的缀合物提供，其中所述缀合物充当诱导重量减轻或预防重量增加的完全效力胰岛素激动剂。缀合物的胰岛素肽组分可以是天然胰岛素或任何已知的在胰岛素受体具有活性的胰岛素类似物，包括例如在公开的国际申请WO96/34882、WO 2010/080607、WO 2010/080609、WO 2011/159882、WO/2011/159895和美国专利号6,630,348(其公开内容通过引用并入本文)中公开的任何胰岛素肽。缀合物的肠降血糖素组分可以是如本文公开的任何肠降血糖素肽，包括例如天然胰高血糖素、GLP-1、GIP或任何已知的肠降血糖素或肠降血糖素肽，其在一个或多个肠降血糖素受体上具有活性。适合于根据本发明的用途的肠降血糖素肽包括，例如，在公开的国际申请WO2009/155258、WO 2009/058734、WO 2011/094337、WO 2009/148089、WO 2011/163473和WO2010/071807(其公开内容全文明确地并入本文)中公开的任何肠降血糖素肽。
根据一个实施方案，肠降血糖素肽通过式I的通用结构的连接部分连接至胰岛素肽：
其中R1、R2、R3和R4独立地选自H和C1-C3烷基；
Y为C、S、Se或S=O，
Z为C、S、Se、-S(C1-C3)(C5-C6芳基)-或Z与Y组合为-C=C-、-O-N=或1,2,3三唑；
n为0或1；且
m为1、2或3，条件是当Y为S=O时，Z为C。在一个实施方案中，所述连接部分是以下通式的二硫化物接头：
其中R1、R2、R3和R4独立地选自H和C1-C3烷基,n为0或1，且m为1、2或3。在一个实施方案中，n为0，m为2，R4为H且R1、R2和R3独立地选自H和甲基。
根据一个实施方案，提供通过肠降血糖素肽通过式I或II的连接部分连接至胰岛素肽而形成的缀合物，其当在正常和糖尿病模型小鼠中注射时表明高效力、在缀合物的相应受体的平衡活性、降低葡萄糖能力和增强的脂肪量损失。在一个实施方案中，肠降血糖素肽的C端区通过式I或II的连接部分，通过独立地选自以下的位置共价连接至胰岛素肽：选自A链的A9、A14或A15的位置、B链的位置B1、B2、B3、B10、B22、B28或B29的氨基酸的侧链、B链的N端α胺、A或B链的羧基端和在连接单链胰岛素类似物的A链与B链的连接部分的任何位置的氨基酸的侧链。根据一个实施方案，肠降血糖素肽的羧基端通过式II的二硫化物连接部分连接至胰岛素肽的N端，任选地其中肠降血糖素肽的羧基端通过式II的二硫化物连接部分连接至双链胰岛素肽的B链的N端。
如本文所用，对肠降血糖素肽的C端区的提及意在涵盖胰高血糖素、GLP-1或GIP肽的天然C端或添加至胰高血糖素、GLP-1或GIP类似物的天然C端的任何氨基酸或相对于天然胰高血糖素序列分别已通过C端氨基酸处缺失而缩短的胰高血糖素类似物的C端氨基酸。例如，天然肠降血糖素肽的C端可延伸1至3个氨基酸，其然后通过C端区的氨基酸的侧链或通过C端羧基连接至胰岛素肽。在一个实施方案中，肠降血糖素肽的羧基端区共价连接至胰岛素肽的B链的氨基端区。
在一个实施方案中，所述缀合物的胰岛素肽是包含彼此通过二硫键连接的A链和B链的双链胰岛素类似物。在另一个实施方案中，所述缀合物包含双链胰岛素类似物，其中肠降血糖素肽共价连接至胰岛素肽的选自B链的氨基端、A链的羧基端区和B链的羧基端区的位置。在一个实施方案中，所述肠降血糖素肽通过以下通用结构的二硫化物结合部分连接至胰岛素肽：
其中R1、R2和R4独立地选自H和CH3；且n为0或1。
在一个实施方案中，所述肠降血糖素肽选自天然胰高血糖素、天然GLP-1和天然GIP。在一个实施方案中，所述肠降血糖素肽是对选自胰高血糖素受体、GLP-1受体或GIP受体的两种或更多种肠降血糖素受体具有活性的胰高血糖素类似物。在一个实施方案中，所述缀合物的肠降血糖素肽组分包含
(i) 氨基酸序列：
X1-X2-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Z (SEQ ID NO:839)，对其进行1至3个氨基酸修饰，其中
X1和/或X2是非-天然(相对于SEQ ID NO:701)氨基酸，其降低肠降血糖素肽对二肽基肽酶IV (DPP-IV)切割的敏感性，
Z选自-COOH、-Asn-COOH、Asn-Thr-COOH、GPSSGAPPPS (SEQ ID NO:78)和Y-COOH，其中Y为1至2个氨基酸，且此外其中
(1)内酰胺桥连接位置i的氨基酸和位置i+4的氨基酸的侧链，其中i是12、16、20或24或
(2)用α,α-二取代氨基酸置换所述肠降血糖素肽的位置16、20、21和24中的1、2、3个或所有氨基酸；
且所述肠降血糖素肽具有胰高血糖素激动剂活性；
(ii)SEQ ID NO:701的氨基酸序列，其被修饰以包含至少一个选自以下的氨基酸修饰：
用带电氨基酸置换位置28的Asn；
用选自Lys、Arg、His、Asp、Glu、磺基丙氨酸和高磺基丙氨酸的带电氨基酸置换位置28的Asn；
在位置28用Asn、Asp或Glu置换；
在位置28用Asp置换；
在位置28用Glu置换；
用带电氨基酸置换位置29的Thr；
用选自Lys、Arg、His、Asp、Glu、磺基丙氨酸和高磺基丙氨酸的带电氨基酸置换位置29的Thr；
在位置29用Asp、Glu或Lys置换；
在位置29用Glu置换；
在位置29之后插入1-3个带电氨基酸；
在位置29之后插入Glu或Lys；
在位置29之后插入Gly-Lys或Lys-Lys；或其组合，
和至少一个选自组A或组B或其组合的氨基酸修饰；
其中组A是选自以下的氨基酸修饰：用Glu置换在位置15的Asp，和用Thr或AIB置换在位置16的Ser；且
其中组B是选自以下的氨基酸修饰：
用非-天然氨基酸置换位置1的His，其降低肠降血糖素肽对二肽基肽酶IV (DPP-IV)切割的敏感性，
用非-天然氨基酸置换位置2的Ser，其降低肠降血糖素肽对二肽基肽酶IV (DPP-IV)切割的敏感性，
用Phe或Val置换在位置10的Tyr；
用Arg置换在位置12的Lys；
用Ala或AIB置换在位置20的Gln；
用Glu置换在位置21的Asp；
用Ala或AIB置换在位置24的Gln；
用Leu或Nle置换在位置27的Met；
缺失在位置27-29的氨基酸；
缺失在位置28-29的氨基酸；
缺失在位置29的氨基酸；
或其组合；
且其中所述肠降血糖素肽具有胰高血糖素激动剂活性；
(iii)SEQ ID NO:701的肠降血糖素肽，其被修饰以包含
(a) 赋予GIP激动剂活性的位置1的氨基酸修饰，
(b) (1)在位置i和i+4的氨基酸侧链之间或在位置j和j+3的氨基酸侧链之间的内酰胺桥，其中i是12、13、16、17、20或24，且其中j是17或
(2)用α,α-二取代氨基酸置换所述类似物的位置16、20、21和24的1、2、3个或所有氨基酸，
(c) 在位置27、28和29的1、2个或所有的氨基酸修饰，和
(d) 1-6个另外的氨基酸修饰，
其中所述类似物对于GIP受体激活的EC50为约10nM或更低；
(iv) 序列X1X2X3GTFTSDX10SX12YLX15X16X17X18AX20X21FX23X24WL X27X28X29 (SEQ ID NO:1926)，其中
X1选自His、D-His、(脱氨基)His、羟基-His、乙酰基-His、高-His或α,α-二甲基咪唑乙酸(DMIA)、N-甲基His、α-甲基His和咪唑乙酸；
X2选自Ser、D-Ser、Ala、D-Ala、Val、Gly、N-甲基Ser、氨基异丁酸(Aib)和N-甲基Ala；
X3选自Gln、Glu、Orn和Nle；
X10选自Tyr、Val和Trp；
X12选自Ser、Lys和Arg；
X15选自Asp、Glu、磺基丙氨酸、高谷氨酸和高磺基丙氨酸；
X16选自Ser、Gly、Glu、Gln、高谷氨酸和高磺基丙氨酸；
X17选自Arg、Gln、Lys、Cys、Orn、高半胱氨酸和乙酰基苯丙氨酸；
X18选自Arg、Ala、Lys、Cys、Orn、高半胱氨酸和乙酰基苯丙氨酸；
X20选自Gln、Lys、Arg、Orn和瓜氨酸；
X21选自Gln、Glu、Asp、Lys、Cys、Orn、高半胱氨酸和乙酰基苯丙氨酸；
X23选自Val和Ile；
X24选自Ala、Gln、Glu、Lys、Cys、Orn、高半胱氨酸和乙酰基苯丙氨酸；
X27选自Met、Val、Leu和Nle；
X28选自Asn、Lys和Asp；且
X29选自Thr、Gly、Lys、Cys、Orn、高半胱氨酸和乙酰基苯丙氨酸；或SEQ ID NO:1926的类似物，其中所述类似物通过1、2或3个选自位置1、2、3、5、7、10、11、13、14、17、18、19、21、24、27、28和29的氨基酸修饰而不同于SEQ ID NO:1926，其中所述肠降血糖素肽显示天然GLP-1对GLP-1受体的活性的至少20%；
(v)通过不多于十个氨基酸修饰而不同于SEQ ID NO:701的氨基酸，所述氨基酸修饰包含在位置16、20、21和/或24用AIB的氨基酸置换，和在位置1和/或2的氨基酸修饰，其减少对二肽基肽酶IV切割的敏感性，其中所述肠降血糖素肽显示天然GLP-1对GLP-1受体的活性的至少20%。在一个实施方案中，所述肠降血糖素肽包含(ii)至(v)中任一者的肽，其中所述肽被进一步修饰以包含GPSSGAPPPS (SEQ ID NO:820)的C端延伸。
根据一个实施方案，所述缀合物的肠降血糖素组分包含序列X1X2X3GTFX7SDX10SX12YLX15X16X17AAX20X21FVX24WLLX28X29 (SEQ ID NO:2029)，其中
X1为Tyr或His；
X2为Ser、D-丝氨酸、Ala、Val、甘氨酸、N-甲基丝氨酸、氨基异丁酸(AIB)、N-甲基丙氨酸或D-丙氨酸，任选地X2为Aib；
X3为Glu或Gln；
X7为Thr或Ile；
X10为Lys、Tyr或Val；
X12为Ser、Lys、Arg或Ile；
X15为Glu或Asp；
X16为Glu或Lys；
X17为Gln或Arg；
X20为Gln或Aib；
X21为Glu或Asp；
X24为Asn、Gln或Ala；
X28为Ala、Glu、Asp；且
X29为Ala或Gly。
在一个实施方案中，所述缀合物的肠降血糖素组分包含选自SEQ ID NO:132、SEQID NO:135、SEQ ID NO:139和SEQ ID NO:140的序列或通过1、2、3、4或5个氨基酸修饰而不同于SEQ ID NO:132、SEQ ID NO:135、SEQ ID NO:139或SEQ ID NO:140的其类似物。在一个实施方案中，所述缀合物的肠降血糖素组分包含通过1、2或3个氨基酸置换而不同于SEQ IDNO:132、SEQ ID NO:135、SEQ ID NO:139或SEQ ID NO:140的序列。在一个实施方案中，所述缀合物的肠降血糖素组分包含选自SEQ ID NO 1991-1995、2000、2001、2007、2008-2021和2024-2028的序列。在一个实施方案中，所述缀合物的肠降血糖素组分包含选自SEQ ID NO:2019、SEQ ID NO:2021、SEQ ID NO:2027和SEQ ID NO:2028的序列或通过1、2、3、4或5个氨基酸修饰而不同于SEQ ID NO:2019、SEQ ID NO:2021、SEQ ID NO:2027或SEQ ID NO:2028的其类似物。在一个实施方案中，所述缀合物的肠降血糖素组分包含选自SEQ ID NO:2019、2021和2024-2028的序列或通过1、2或3个氨基酸置换而不同于SEQ ID NO:2019、2021或SEQID NO:2024-2028的序列。在一个实施方案中，所述缀合物的肠降血糖素组分包含选自SEQID NO:2019或2021的序列或通过1、2或3个氨基酸修饰而不同于SEQ ID NO:2019、2021或SEQ ID NO:2024-2028的序列。在一个实施方案中，所述缀合物的肠降血糖素组分包含选自SEQ ID NO:2019或2021的序列或由其组成。在一个实施方案中，所述缀合物的肠降血糖素组分包含序列SEQ ID NO:2019或由其组成。在一个实施方案中，所述肠降血糖素肽包含SEQID NO:2037或2038的序列。
在一个实施方案中，所述缀合物的胰岛素肽包含A链和B链，其中所述A链包含序列GIVX4X5CCX8X9X10CX12LX14X15LX17X18YCX21-R13 (SEQ ID NO:19)，且所述B链包含序列R22-X25LCGX29X30LVX33X34LYLVCGX41X42GFX45 (SEQ ID NO:20)，其中
X4为谷氨酸或天冬氨酸；
X5为谷氨酰胺或谷氨酸
X8为组氨酸、苏氨酸或苯丙氨酸；
X9为丝氨酸、精氨酸、赖氨酸、鸟氨酸或丙氨酸；
X10为异亮氨酸或丝氨酸；
X12为丝氨酸或天冬氨酸；
X14为酪氨酸、精氨酸、赖氨酸、鸟氨酸或丙氨酸；
X15为谷氨酰胺、谷氨酸、精氨酸、丙氨酸、赖氨酸、鸟氨酸或亮氨酸；
X17为谷氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、赖氨酸、鸟氨酸或谷氨酰胺；
X18为甲硫氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酸或苏氨酸；
X21选自丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、组氨酸、色氨酸、酪氨酸和甲硫氨酸；
X25为组氨酸或苏氨酸；
X29选自丙氨酸、甘氨酸和丝氨酸；
X30选自组氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、高磺基丙氨酸和磺基丙氨酸；
X33选自天冬氨酸和谷氨酸；
X34选自丙氨酸和苏氨酸；
X41选自谷氨酸、天冬氨酸或天冬酰胺；
X42选自丙氨酸、鸟氨酸、赖氨酸和精氨酸；
X45为酪氨酸或苯丙氨酸；
R22选自AYRPSE (SEQ ID NO:14)、FVNQ (SEQ ID NO:12)、FVKQ (SEQ ID NO:8)、PGPE(SEQ ID NO:11)、三肽甘氨酸-脯氨酸-谷氨酸、三肽缬氨酸-天冬酰胺-谷氨酰胺、二肽脯氨酸 - 谷氨酸、二肽天冬酰胺-谷氨酰胺、谷氨酰胺、谷氨酸和N端胺；且
R13为COOH或CONH2。
在一个实施方案中，所述缀合物的胰岛素肽包含A链和B链，其中所述A链包含序列SEQ ID NO:1或通过一个、两个或三个氨基酸置换而不同于SEQ ID NO:1的氨基酸序列，且所述B链包含选自以下的序列：
FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKT (SEQ ID NO:2)
FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTKPT (SEQ ID NO:9) FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTDKT (SEQ ID NO:5)
FVKQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTEKT (SEQ ID NO:6)或通过一个、两个或三个氨基酸置换而不同于SEQ ID NO:2、5、6或9的氨基酸序列。
在一个实施方案中，所述缀合物包含SEQ ID NO:2019、2021、SEQ ID NO:2024-2028、2037或2038的肠降血糖素肽，所述肠降血糖素肽通过包含式IV的通用结构的接头，通过其羧基端连接至包含SEQ ID NO:1的A链和SEQ ID NO:2、5、6或9的B链的胰岛素肽的氨基端：
其中R3为H或CH3。
在一个实施方案中，所述肠降血糖素-胰岛素缀合物包含亲水部分，所述亲水部分连接至B链的N端α胺或选自A链的A9、A14和A15的位置或B链的位置B1、B2、B10、B24、B28或B29的氨基酸的侧链或单链胰岛素类似物中连接部分的氨基酸的侧链。可替代地或另外，亲水部分可在氨基酸位置16、20、23、24、27、30、32、43或C端区中任一者连接至肠降血糖素肽。在一个实施方案中，选自肠降血糖素肽的位置24、30或40或胰岛素肽的位置B24、B28或B29的位置的一个或两个氨基酸的侧链连接至亲水部分。
在一个实施方案中，所述亲水部分是聚乙烯链，且在另一个实施方案中，当胰岛素肽为单链胰岛素类似物时，聚乙烯链共价结合至胰岛素肽组分的连接部分的氨基酸的侧链。在一个实施方案中，所述亲水部分是Fc肽或其它免疫球蛋白肽片段。在一个实施方案中，所述胰岛素肽为单链胰岛素，其中连接B与A链的连接部分包含长度不多于17个氨基酸且包含序列GYGSSSRR (SEQ ID NO:61)、GAGSSSRR (SEQ ID NO:1925)或GYGSSSRRAPQT;(SEQ ID NO:23)的氨基酸序列。在一个实施方案中，连接B和A链的肽接头选自SSSSKAPPPSLPSPSRLPGPSDTPILPQR (SEQ ID NO:1922)、SSSSRAPPPSLPSPSRLPGPSDTPILPQK(SEQ ID NO:1923)。
酰化或烷基化可延长肠降血糖素-胰岛素缀合物肽在循环中的半衰期。酰化或烷基化可有利地延迟作用的发作和/或延长对胰岛素受体的作用持续时间。肠降血糖素-胰岛素缀合物肽可在连接亲水部分的相同氨基酸位置(包括例如在连接单链胰岛素类似物的连接部分的位置8)或在不同氨基酸位置酰化或烷基化。根据一个实施方案，本发明的缀合物在肠降血糖素肽的位置10、16、20、30和40或在胰岛素肽的位置B28或B29酰化。在一个实施方案中，本发明的缀合物在肠降血糖素肽的位置10或40或在胰岛素肽的位置B29酰化，其中酰化部分大小足以结合血清中的白蛋白。
本发明还涵盖包含肠降血糖素-胰岛素缀合物和药学上可接受的载体的药物组合物。根据一个实施方案，提供包含任何本文公开的肠降血糖素-胰岛素缀合物和药学上可接受的稀释剂、载体或赋形剂的药物组合物，所述肠降血糖素-胰岛素缀合物的纯度水平优选为至少90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%。这样的组合物可含有本文公开的单链胰岛素激动剂肽，其浓度为至少0.5 mg/ml、1 mg/ml、2 mg/ml、3 mg/ml、4 mg/ml、5 mg/ml、6 mg/ml、7 mg/ml、8 mg/ml、9 mg/ml、10 mg/ml、11 mg/ml、12 mg/ml、13 mg/ml、14 mg/ml、15 mg/ml、16 mg/ml、17 mg/ml、18 mg/ml、19 mg/ml、20 mg/ml、21 mg/ml、22 mg/ml、23mg/ml、24 mg/ml、25 mg/ml或更高。在一个实施方案中，药物组合物包含经灭菌并任选各种包装容器中保存的含水溶液剂。在其它实施方案中，药物组合物包含冻干粉末。药物组合物可进一步作为试剂盒的部分包装，所述试剂盒包括用于将组合物施用于患者的一次性装置。容器或试剂盒可贴上在环境室温下保存或在冷冻温度下保存的标签。
根据一个实施方案，提供调节胰岛素依赖性患者中的血糖水平、同时增加重量减轻或预防重量增加的改善方法。所述方法包括以用于控制糖尿病的治疗有效的量向患者施用肠降血糖素-胰岛素缀合物的步骤，其中肠降血糖素的羧基端通过具有式I、II、III或IV的通用结构的间隔物连接至胰岛素肽的氨基端。
附图简述
图1A和1B是表明GLP-1/胰岛素融合体(GLP-DP8 (HAEGTFTSDVSSYLEEQAAREFIAWLVRGRG-GPEHLCGAHLVDALYLVCGDRGFYFNDRGAGSSSRRGIVDECCHRSCDLRRLENYCN; SEQ ID NO:700)；■，其包含融合单链胰岛素类似物的N端的GLP-1激动剂肽：相对于未缀合的胰岛素类似物DP25M GPEHLCGAHLVDALYLVCGDRGFYFNDRGAGSSSRR
GIVDECCHRSCDLRRLENYCN；SEQ ID NO:145；▲)、DP30 (▼)；和DP31 (♦)以及天然胰岛素(◄)对胰岛素亚型A(图1A)和胰岛素亚型B(图1B)受体的活性的图。融合肽对A受体具有约2.07纳摩尔的功效且对胰岛素B受体具有约9.9纳摩尔的功效。这些化合物的活性显著低于天然胰岛素(以及其它未缀合的胰岛素类似物)，天然胰岛素对相应A和B受体具有约0.5和0.76的功效。
图2提供适合用于连接肠降血糖素与胰岛素肽以形成根据本发明的缀合物的接头的通用结构。每种公开的结构适合用于偶联任何本文公开的肠降血糖素与任何如本文公开的胰岛素。如图2中所指示，[0.0]结构也称为“半胱氨酸二硫键”，且命名为[2,0]的结构也称为“青霉胺二硫键”。
图3提供可用于制备肠降血糖素-胰岛素缀合物的通用结构的额外接头。
图4A-4D提供用于合成肠降血糖素和胰岛素融合肽的合成方案。
图5A和5B是表明GLP-1/胰岛素融合肽(IUB48，SEQ ID NO:1932；图5A)和胰高血糖素/胰岛素融合肽(IUB496，SEQ ID NO:521；图5B)对胰岛素亚型B受体的体外活性的图。融合肽基于连接肠降血糖素与胰岛素的间隔物而不同，并使用二硫化物接头，包括半胱氨酸(●)、高半胱氨酸(▲)、青霉胺(▼)以及具有半胱氨酸接头的desHis(◄)制备。包括胰岛素(■)以及IGF-1(►)。DesHIUB48C是通过去除N端组氨酸氨基酸以消除肠降血糖素活性而修饰的肠降血糖素。发现所有肠降血糖素-胰岛素融合体对胰岛素受体均具有高效力，类似于天然胰岛素。因此，接头提供全部功效，无论融合GLP肽(图5A)还是胰高血糖素肽(图5B)。
图6A和6B是表明GLP-1/胰岛素融合肽(IUB48，图6A)和胰高血糖素/胰岛素融合肽(IUB496，图6B)对相应GLP-1受体和胰高血糖素受体的体外活性的图，其中GLP-1序列为HXEGTFTSDVSSYLEEQAAKEFIAWLVKGGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:1932)且胰高血糖素序列为HSQTFTSDYSKYLDSRRAQDFVQWLMNTGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:521)且胰岛素肽为天然胰岛素。融合肽基于连接肠降血糖素与胰岛素之间隔物而不同，并使用二硫化物接头，包括半胱氨酸(●)、高半胱氨酸(▲)和青霉胺(▼)以及具有半胱氨酸接头的desHis(◄)制备。包括胰高血糖素(■)以及IGF-1(►)。DesHiUB48C-胰岛素是通过去除N端组氨酸氨基酸而修饰的肠降血糖素，因此消除肠降血糖素活性。发现所有肠降血糖素-胰岛素融合体对GLP-1与胰高血糖素受体均具有高效力，除了DesHiUB48C-胰岛素，其由于缺失N端组氨酸残基而预期对GLP-1和胰高血糖素受体无活性。GLP-1-胰岛素缀合物也显示由于GLP-1对胰高血糖素受体具有极小活性的事实而对胰高血糖素受体几乎无活性。因此，肠降血糖素-胰岛素缀合物证实肠降血糖素-胰岛素缀合物的GLP-1或胰高血糖素激动剂组分对其相应受体的全部功效。
图7表明肠降血糖素-胰岛素缀合物在血浆中的相对稳定性。将使用半胱氨酸或青霉胺接头形成的肠降血糖素-胰岛素缀合物在血浆中孵育72小时，未发生显著降解并在所用的两个接头之间未检测到差异。
图8是表明将50nmol/kg剂量的肠降血糖素-胰岛素缀合物施用于正常小鼠的结果的图。IUB-48是将血糖水平降低至约60mg/dL的GLP-1激动剂。当IUB-48经由半胱氨酸(◆)、青霉胺(●)或高半胱氨酸(■)连接至天然胰岛素时，缀合物均将血糖水平降低至低于用IUB-48作为唯一活性剂实现的水平的水平。
图9A-9B提供在施用20 nmol/kg剂量的肠降血糖素-胰岛素缀合物的正常小鼠上进行的实验的结果，其中肠降血糖素或胰岛素组分已经修饰以消除GLP-1或胰岛素肽活性。图9A提供实验程序的示意图。CIU-001为GLP-1/胰岛素缀合物(其中GLP-1肽由SEQ ID NO:1932的序列组成且胰岛素肽为天然胰岛素)，CIU-004为修饰以去除N端组氨酸的CIU-001(SEQ ID NO:1081)(破坏肠降血糖素受体结合活性)，且CIU-014为CIU-001，其中B链的C端经由minipeg直接连接至A链的N端(破坏胰岛素活性)。图9B是呈现结果的图，其中CIU-004和CIU-001(具有胰岛素活性)完全有效地将血糖降低至50 mg/dL以下，其中缺乏胰岛素活性的化合物仅仅可将血糖降低至约60mg/dL活性，与GLP-1活性一致。因此，甚至当根据本发明融合在一起时，缀合物也保留两种肽的活性。
图10A-10D：图10A提供这样的位置，其中肠降血糖素-胰岛素缀合物[包含以下肠降血糖素：HXEGTFTSDVSSYLEEQAAREFIAWLVRGGPSSGAPPPSXC (SEQ ID NO:2029)；
HXEGTFTSDXSSYLEEQAAREFIAWLVRGGPSSGAPPPSC SEQ ID NO:2030)；
HXEGTFTSDVSSYLEEQAAREFIAWLVRGGPSSGAPPPSC (SEQ ID NO 2031)；和HXEGTFTSDXSSYLEEQAAREFIAWLVRGGPSSGAPPPSXC (SEQ ID NO:2032) ，其通过二硫化物接头(–(S-S)-CH2 CH2 CH2-)连接至天然胰岛素(具有SEQ ID NO:1的A链和SEQ ID NO:2的B链)，其中接头从添加至肠降血糖素的C端半胱氨酸延伸且共价结合至胰岛素B链的N端胺]可被进一步修饰以连接酰基或烷基或聚乙烯链，以延长基本肠降血糖素-胰岛素缀合物的作用持续时间。图10B和10C分别提供用于制备酰基或聚乙二醇化肠降血糖素-胰岛素缀合物的合成方案。图10D提供酰化的肠降血糖素-胰岛素缀合物对GLP-1、GIP和胰岛素受体的活性，其中天然双链胰岛素连接至选自以下的肠降血糖素：
HXEGTFTSDVSSYLEEQAAKEFIAWLVKGGPSSGAPPPSC (SEQ ID NO 2033)；
HXEGTFTSDK(rEC16)SSYLEEQAAKEFIAWLVKGGPSSGAPPPSGC (SEQ ID NO:2034)和
HXEGTFTSDVSSYLEEQAAKEFIAWLVKGGPSSGAPPPSGK(rEC16)C (SEQ ID NO:2035)。
图11A-11B提供在施用5、15或20 nmol/kg剂量的肠降血糖素-胰岛素缀合物(HXEGTFTSDVSSYLEEQAAKEFIAWLVKGGPSSGAPPPSUC (SEQ ID NO:1927)-(S-S)—CH2CH2CH2-B1胰岛素(CIU-013))的糖尿病小鼠上进行的实验的结果，其中肠降血糖素部分已在赖氨酸氨基酸侧链在位置40被酰化。具体而言，SEQ ID NO:1927的“U”表示通过γ谷氨酸接头被C16酰基酰化的赖氨酸(Lys(γ-Glu-C16))。图11A提供实验程序的示意图。图11B是呈现结果的图，其中化合物的所有剂量均有效降低血糖。图11C是测量初始血糖水平和在施用化合物之后血糖改变的图。图11B和11C证实脂质化肠降血糖素-胰岛素缀合物是非常有效的化合物。
图12A和12B提供在施用第一剂量之后6小时向饲喂的糖尿病小鼠施用第二剂量的肠降血糖素-胰岛素缀合物(HXEGTFTSDVSSYLEEQAAKEFIAWLVKGGPSSGAPPPSUC (SEQ ID NO:1927)-(S-S)—CH2CH2CH2-B1胰岛素(CIU-013))的实验的结果。图12A提供实验程序的示意图。图12B是呈现结果的图，其中在6小时第二次施用缀合物(CIU-13 10nmol/kg(×2))帮助降低24小时血糖且保持其在约100mg/dL，而未施用第二剂量的小鼠继续经历血糖水平增加。
图13是表明肠降血糖素-胰岛素缀合物(HXEGTFTSDVSSYLEEQAAKEFIAWLVKGGPSSGAPPPSUC (SEQ ID NO:1927)-(S-S)—CH2CH2CH2-B1胰岛素(CIU-013))抑制食物摄入(其中聚乙二醇化胰岛素则没有抑制)的柱状图。因此，基于GLP-1的肠降血糖素-胰岛素缀合物具有降低血糖水平的活性以及降低食物摄入，因为其具有GLP-1与胰岛素两者活性。
图14A-14D提供在四天过程中，在施用聚乙二醇化天然胰岛素或肠降血糖素-胰岛素缀合物(HXEGTFTSDVSSYLEEQAAKEFIAWLVKGGPSSGAPPPSUC (SEQ ID NO:1927)-(S-S)—CH2CH2CH2-B1胰岛素(CIU-013))的糖尿病小鼠上进行的实验的结果。酰化的CIU-13缀合物每天一次或每天两次施用。图14A提供实验程序的示意图。图14B是呈现结果的图，其中当每天一次或每天两次施用时聚乙二醇化胰岛素未能诱导重量减轻，但酰化的CIU-13缀合物显著减轻重量。图14C是表明酰化CIU-13缀合物相对于聚乙二醇化胰岛素类似物的施用抑制食物摄入的图。图14D是显示在施用酰化的CIU-13缀合物(每天一次或每天2次)或施用聚乙二醇化胰岛素类似物(每天一次或每天2次)之后小鼠血糖的图。酰化的CIU-13缀合物以聚乙二醇化胰岛素剂量的五分之一施用，然而似乎不如胰岛素有效。
图15A-15C提供在施用四种不同酰化GLP-1/胰岛素缀合物的糖尿病小鼠上进行的实验的结果。两种化合物在位置10酰化(CIU-12，SEQ ID NO:1953；和CIU-21，SEQ ID NO:1958)且两种化合物在位置40酰化(CIU-13，SEQ ID NO:1954；和CIU-22，SEQ ID NO:1959)。在化合物之间连接肠降血糖素与胰岛素的间隔物也不同，其中对于CIU-12和CIU-13为半胱氨酸二硫键，且对于CIU-21和CIU-22为青霉胺二硫键。图15A提供实验程序的示意图。图15B是呈现结果的图，其中所有化合物均表明降低血糖水平的活性且表明相对于天然胰岛素延长的作用持续时间。图15C是呈现曲线下面积的柱状图。结果指示相对于在位置40酰化，在位置10酰化实现的作用持续时间更大。在磺基丙氨酸二硫键相对于青霉胺二硫键之间未看到显著差异。
图16A-16C提供在施用三个不同剂量(5、10或20nmol/kg)聚乙二醇化GLP-1/胰岛素缀合物(CIU-037)的糖尿病小鼠上进行的实验的结果。CIU-037(SEQ ID NO:1966)用20KPEG在GLP-1部分的位置40聚乙二醇化。还向动物施用20nmol/kg聚乙二醇化天然胰岛素(20K PEG连接至B29侧链)。图16A提供实验程序的示意图。图16B是呈现剂量滴定的结果的图，其中血糖水平与施用的剂量成反比。与聚乙二醇化胰岛素(CIU-26)相比，聚乙二醇化GLP-1/胰岛素缀合物更快速地降低血糖水平且具有更长作用持续时间。图16C是指示含有GLP-1的聚乙二醇化缀合物抑制食物摄入、而聚乙二醇化胰岛素类似物不抑制的柱状图。
图17A-17E提供在施用三个不同剂量(1、2.5或5nmol/kg)聚乙二醇化GLP-1/胰岛素缀合物(CIU-037)的糖尿病小鼠上进行的实验的结果。CIU-037用20K PEG在GLP-1部分的位置40聚乙二醇化。还向动物施用20nmol/kg聚乙二醇化天然胰岛素(20K PEG连接至B29侧链)。图17A提供实验程序的示意图，其中在七天过程中监测动物。图17B是呈现剂量滴定结果的图，其中相对于聚乙二醇化胰岛素并使用低于5%的剂量，实现了血糖水平改善。图17C是表明CIU-037抑制食物摄入的能力、而CIU-26(聚乙二醇化胰岛素)不抑制的图。图17D是呈现表明CIU-037、而非CIU-26诱导重量减轻的数据的图。图17E是指示CIU-037诱导的重量减轻来自脂肪量而非瘦肉的一系列柱状图。
图18A-18C提供相对于GLP-1/胰岛素缀合物单体(CIU-037，SEQ ID NO:1966；CIU-056，SEQ ID NO:1975；CIU-057，SEQ ID NO:1976)，在施用GLP-1/胰岛素缀合物的三种不同同源二聚体( CIU-070，SEQ ID NO:1980；CIU-071，SEQ ID NO:1981；和CIU-072，SEQ IDNO:1982)的糖尿病小鼠上进行的实验的结果。CIU-072缀合物通过二硫化物通过添加至GLP-激动剂中Lys40的侧链的硫醇连接以形成二聚体。硫醇来源于胱胺(脱氨基，Cys)，所述胱胺通过其羧基与赖氨酸的胺形成酰胺键。CIU-070和CIU-071缀合物通过在两个末端的双官能peg聚合物连接以形成二聚体。在侧链赖氨酸和peg聚合物之间通过N-羟基琥珀酰亚胺介导的酰胺键形成，形成酰胺键。CIU-056和CIU-057肽是用两个20kd Peg在GLP-1序列的相同位置K24和K40双重聚乙二醇化的单体。CIU-037用20K PEG在GLP-1部分的位置40聚乙二醇化。图18A提供实验程序的示意图。图18B是呈现各二聚体的相对葡萄糖降低的结果的图。图18C是呈现各二聚体的相对葡萄糖降低的结果的图，如基于初始血糖至施用之后的血糖水平的改变所呈现。
图19A-19C提供在施用胰岛素前药的两种不同前药形式(CIU-035和CIU-036)的糖尿病小鼠上进行的实验的结果，其中自切割二肽元件(对于CIU-035，Aib，N-Me-dLys；和对于CIU-036，Sar，α-MeLys)连接至CIU-035/CIU-036的N端。对于CIU-035，二肽元件通过式II的二硫化物接头连接至胰岛素的B1。对于CIU-036，二肽元件通过与B1胺氮的直接酰胺键而连接。二肽元件具有连接至二肽元件的赖氨酸侧链的C22或C18的酰基。图19A提供实验程序的示意图，其中CIU-035和CIU-036以两种不同剂量10和50nmol/kg施用。图18B是呈现相对于天然胰岛素，各前药的相对葡萄糖降低的结果的图。以50nmol/kg施用的胰岛素前药表明快速降低血糖且相对于胰岛素，具有延长的作用持续时间。图19C是呈现施用前药之后的前六个小时的图。这个图更清楚地表示相对于胰岛素，脂质化的胰岛素前药的前药形式的延长作用持续时间。
图20是显示肠降血糖素胰岛素缀合物CIU-079(天然胰岛素、GIP-GLP共激动剂increlin；参见表4)对食物摄入的剂量滴定的柱状图。CIU-079显示出对GIP、GLP-1和胰岛素受体的每种的活性。
图21是显示肠降血糖素-胰岛素缀合物CIU-085(des-Di、GIP-GLP共激动剂increlin；参见表4)对食物摄入的剂量滴定的柱状图。des-Di胰岛素类似物是通过修饰的B链末端(B27和B29缺失)与A链的N端直接融合而形成的胰岛素单链。该胰岛素类似物对胰岛素受体无活性。CIU-085显示对GIP和GLP-1受体的每种的活性，但对胰岛素受体无活性。
图22是显示肠降血糖素胰岛素缀合物CIU-093(天然胰岛素、des-Tyr1、GIP-GLP共激动剂increlin；参见表4)对食物摄入的剂量滴定的柱状图。des-Tyr1胰高血糖素类似物对GLP-1和GIP受体无活性。CIU-085仅仅对胰岛素受体显示活性，而对GIP和GLP-1受体的任一种无活性。该缀合物无肠降血糖素活性且因此不抑制食物摄入。
图23是显示肠降血糖素胰岛素缀合物CIU-079(天然胰岛素、GIP-GLP共激动剂increlin；参见表4)对血糖的剂量滴定的图。
图24是显示肠降血糖素胰岛素缀合物CIU-085(des-Di、GIP-GLP共激动剂increlin；参见表4)对血糖的剂量滴定的图。
图25是显示肠降血糖素胰岛素缀合物CIU-093(天然胰岛素、des-Tyr1、GIP-GLP共激动剂increlin；参见表4)对血糖的剂量滴定的图。在不具有肠降血糖素活性下，得到如用CIU-079和CIU-085下所见的相同葡萄糖降低需要高得多的剂量。
图26是在野生型小鼠上(实线)和在GPL-1受体敲除小鼠上(虚线)进行的葡萄糖耐量测试的图。在葡萄糖攻击前两小时，向小鼠施用1nmol/kg或3nmol/kg剂量的肠降血糖素胰岛素缀合物CIU-079。数据表明这些化合物具有肠降血糖素活性(GLP-1和GIP活性)，因为它们在野生型中具有完全功能，并在GLP-1敲除小鼠中丢失活性，但可通过增加剂量来克服丢失的活性。
图27是在野生型小鼠上(实线)和在GPL-1受体敲除小鼠上(虚线)进行的葡萄糖耐量测试的图。在葡萄糖攻击前两小时，向小鼠施用1nmol/kg或3nmol/kg剂量的肠降血糖素胰岛素缀合物CIU-085。数据表明这些化合物具有肠降血糖素活性GLP-1和GIP活性，因为它们在野生型中具有完全功能，并在GLP-1敲除小鼠中丢失活性，但可通过增加剂量来克服丢失的活性。
图28是表明当以3nmol/kg的剂量施用于野生型小鼠或GPL-1受体敲除小鼠时各种肠降血糖素胰岛素缀合物(CIU-079、CIU-085和CIU-093)对食物摄入(FI，以克测量)的作用的柱状图。食物摄入通过GLP-1调控，所以，在GLP-1敲除小鼠中，对于任一施用的化合物，没有看到食物摄入减少，然而在野生型小鼠中CIU-079和CIU-085抑制食物摄入，但CIU-093未抑制。
图29是表明当以3nmol/kg的剂量施用于野生型小鼠时各种肠降血糖素胰岛素缀合物(CIU-079、CIU-085和CIU-093)对血糖的作用的图。
图30是表明当以3nmol/kg剂量施用于GPL-1受体敲除小鼠时各种肠降血糖素胰岛素缀合物(CIU-079、CIU-085和CIU-093)对血糖的作用的图。
图31是表明当以10nmol/kg的剂量施用于野生型小鼠或GPL-1受体敲除小鼠时各种肠降血糖素胰岛素缀合物(CIU-079、CIU-085和CIU-093)对食物摄入(FI，以克测量)的作用的柱状图。
图32是表明当以10nmol/kg的剂量施用于野生型小鼠时各种肠降血糖素-胰岛素缀合物(CIU-079、CIU-085和CIU-093)对血糖的作用的图。
图33是表明当以10nmol/kg剂量施用于GPL-1受体敲除小鼠时各种肠降血糖素-胰岛素缀合物(CIU-079、CIU-085和CIU-093)对血糖的作用的图。
图34是表明当以3nmol/kg的剂量施用于饮食诱导的肥胖(DIO)小鼠时各种肠降血糖素胰岛素缀合物(CIU-079、CIU-082、CIU 190、CIU 191、CIU 192和CIU-225)对血糖的作用的图。
图35A和35B是测量输注葡萄糖(以驱动葡萄糖水平上升-仅仅在血糖升高下看到的GLP-1和GIP反应)且以两种剂量之一(3nmol/kg或10nmol/kg)皮下施用CIU 085的猴中血糖水平(图35A)和肽C水平(图35B)的图。缺乏胰岛素活性的CIU 085能够诱导C-肽产生(胰岛素产生的标志物)，因此表明这些化合物在猴中具有肠降血糖素活性。
图36是测量以3nmol/kg的剂量皮下施用CIU 085或CIU079的正常小型猪中的血糖水平的图。这表明CIU-079具有胰岛素活性且降低血糖，而CIU-085降低血糖的能力最小，即使其具有GLP-1和GIP活性。
图37是测量以3nmol/kg剂量皮下施用CIU 085或CIU079的正常小型猪中的血液胰岛素水平的图。这表明CIU-079得到清除，因为其对胰岛素受体具有活性；而对胰岛素受体无活性的CIU-085未清除且继续诱导胰岛素产生。
详述
定义
在描述和要求保护本发明时，将根据下文给出的定义使用下列术语。
如本文所用的术语"约"意指大于或小于该值或通过10%指明的值的范围，但不意在指定任何值或值的范围至这个更宽泛的定义。前置术语"约"的每个值或值的范围也意在涵盖所述绝对值或值的范围的实施方案。
如本文所用的术语"氨基酸"涵盖含有氨基和羧基官能团两者的任何分子，其中氨基和羧酸基团被连接至相同的碳(α碳)。α碳任选地可具有一个或两个另外的有机取代基。为了本发明的目的，未指明其立体化学的氨基酸的名称意在涵盖或者L或D形式的氨基酸或者外消旋混合物。然而，在氨基酸通过其三个字母代码命名并包括上标数字的情况下，通过在三个字母代码和上标数字之前加上小写字母d来指定D型氨基酸(例如dLys-1)，其中缺乏小写字母d的命名(例如Lys-1)意在说明天然L型氨基酸。在该命名法中，加上上标数字表明氨基酸在胰岛素类似物序列中的位置，其中位于胰岛素类似物序列内的氨基酸用从N端起连续编号的正的上标数字标示。在N端或通过侧链与胰岛素类似物肽连接的其它氨基酸从0开始编号，并随着其更远离胰岛素类似物序列，以负整数值递增。
如本文所用的术语“羟酸”是指已经修饰以用羟基代替α碳氨基的氨基酸。
如本文所用的术语“非编码氨基酸”包括不是任何下列20种氨基酸的L-异构体的任何氨基酸：Ala、Cys、Asp、Glu、Phe、Gly、His、Ile、Lys、Leu、Met、Asn、Pro、Gln、Arg、Ser、Thr、Val、Trp、Tyr。
“生物活性多肽”是指能够在体外和/或体内施加生物作用的多肽。
如本文所用对肽的一般提及意在包括具有修饰的氨基端和羧基端的肽。例如，标明标准氨基酸的氨基酸序列意在包括在N端和C端处的标准氨基酸以及在N端处相应的羟酸和/或经修饰包含替换末端羧酸的酰胺基的相应的C端氨基酸。
如本文所用的“酰化的”氨基酸是包含对天然存在的氨基酸而言是非天然的酰基的氨基酸，与其制备方法无关。产生酰化氨基酸和酰化肽的示例性方法是本领域已知的，且包括在包含入肽前使氨基酸酰化或在肽合成之后接着对肽进行化学酰化。在一些实施方案中，酰基导致肽具有一种或多种以下性质：(i)循环中的半衰期延长、(ii)发作延迟、(iii)作用持续时间延长、(iv)对蛋白酶(诸如DPP-IV)的抗性改善，和(v)对IGF和/或胰岛素肽受体的效力增加。
如本文所用的“烷基化的”氨基酸是包含对天然存在的氨基酸而言是非天然的烷基的氨基酸，与其制备方法无关。产生烷基化氨基酸和烷基化肽的示例性方法是本领域已知的，其包括在包含入肽前使氨基酸烷基化或肽合成之后接着对肽进行化学烷基化。在不固守任何特定理论的情况下，据信肽的烷基化将获得与肽的酰化相似(如果不是相同的话)的作用，例如循环中的半衰期延长、发作延迟、作用持续时间延长、对蛋白酶(诸如DPP-IV)的抗性改善和对IGF和/或胰岛素肽受体效力增加。
如本文所用的术语“药学上可接受的载体”包括任何标准的药用载体，诸如磷酸缓冲盐溶液、水、乳剂(诸如水包油或油包水乳剂)和各种类型的润湿剂。该术语还包括美国联邦政府管理机构批准或美国药典中列出的用于动物(包括人)的任何试剂。
如本文所用的术语“药学上可接受的盐”是指保留母体化合物的生物活性的化合物的盐，并且其在生物学或其它方面不是不合乎需要的。本文公开的许多化合物能够通过氨基和/或羧基或其类似基团的存在而形成酸式盐和/或碱式盐。
可由无机和有机碱制备药学上可接受的碱加成盐。仅作为实例，由无机碱得到的盐包括钠盐、钾盐、锂盐、铵盐、钙盐和镁盐。由有机碱得到的盐包括但不限于伯胺、仲胺和叔胺的盐。
可由无机和有机酸制备药学上可接受的酸加成盐。由无机酸得到的盐包括盐酸、氢溴酸、硫酸、硝酸、磷酸等的盐。由有机酸得到的盐包括乙酸、丙酸、乙醇酸、丙酮酸、草酸、苹果酸、丙二酸、琥珀酸、马来酸、富马酸、酒石酸、柠檬酸、苯甲酸、肉桂酸、扁桃酸、甲磺酸、乙磺酸、对甲苯磺酸、水杨酸等的盐。
如本文所用的术语"亲水部分"是指容易溶解于水或容易吸水的任何化合物，且其被哺乳动物体内耐受而没有毒性作用(即是生物相容的)。亲水部分的实例包括聚乙二醇(PEG)、聚乳酸、聚乙醇酸、聚乳酸-聚乙醇酸共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲氧唑啉(polymethoxazoline)、聚乙氧唑啉(polyethyloxazoline)、聚羟基乙基甲基丙烯酸酯、聚羟基丙基甲基丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚二甲基丙烯酰胺及其衍生的纤维素和淀粉诸如羟基甲基纤维素、羟基甲基淀粉、羟基乙基淀粉或羟基乙基纤维素和共聚物，以及天然聚合物包括，例如，Fc、白蛋白和其它多肽肝素和葡聚糖。
如本文所用的术语“治疗”包括预防特定的病症或病况或减轻特定病症或病况的相关症状和/或防止或消除所述症状。例如，如本文所用的术语“治疗糖尿病”总的来说是指保持葡萄糖血液水平接近正常水平，并可根据既定情况，包括提高或降低血糖水平。
如本文所用的“有效的”量或“治疗有效量”的胰岛素类似物是指无毒但足量的胰岛素类似物以提供所需作用。例如一种所需要的作用将会是预防或治疗高血糖症。“有效”量在受试者之间不同，这取决于个体的年龄和一般状况、给药方式等。因此，并非总是能指定确切的“有效量”。然而，在任何个体情况下，本领域普通技术人员采用常规实验可确定合适的“有效”量。
术语“胃肠外”意指不通过消化道但通过某些其它途径，诸如鼻内、吸入、皮下、肌内、脊柱内或静脉内。
在本申请全文中，所有通过字母和数字提及的具体氨基酸位置(例如位置A5)是指在各自天然人胰岛素A链(SEQ ID NO:1)或B链(SEQ ID NO:2)中A链(例如位置A5)或B链(例如位置B5)的该位置上的氨基酸或其任何类似物中相应的氨基酸位置。例如，本文缺乏任何更多详尽描述提及的“位置B28”将意指其中已经缺失了SEQ ID NO:2的第一个氨基酸的胰岛素类似物B链相应的位置B27。类似地，添加至天然B链的N端的氨基酸从B0开始编号，接着随着氨基酸被添加至N端，负值数字增加(例如，B-1、B-2…)。可选地，对在单链类似物的连接部分的氨基酸位置的任何提及，在参照IGF 1 (SEQ ID NO:23)的天然C链中获得。例如，天然C链的位置9 (或“位置C9”)具有丙氨酸残基。
如本文所用的术语"天然胰岛素肽"意在指定包含SEQ ID NO:1的A链和SEQ IDNO:2的B链的51个氨基酸的异源双链体，以及包含SEQ ID NO:1和2的单链胰岛素类似物。如本文所用的术语"胰岛素肽"在缺乏进一步描述性语言时，意在涵盖包含SEQ ID NO:1的A链和SEQ ID NO:2的B链的51个氨基酸的异源双链体，以及其单链胰岛素类似物(包括例如在公开的国际申请WO96/34882和美国专利号6,630,348中公开的那些，其公开内容通过引用并入本文)，包括包含天然A链和/或B链的修饰的类似物及其衍生物的异源双链体和单链类似物。这样的修饰的类似物包括在位置A19、B16或B25的氨基酸修饰为4-氨基苯丙氨酸或选自A5、A8、A9、A10、A12、A14、A15、A17、A18、A21、B1、B2、B3、B4、B5、B9、B10、B13、B14、B17、B20、B21、B22、B23、B26、B27、B28、B29和B30的位置的一个或多个氨基酸置换或位置B1-4和B26-30的任何或所有的缺失。如本文定义的胰岛素肽也可以是通过插入或置换非-肽部分，例如逆倒位片段(retroinverso fragment)或并入非-肽键诸如氮杂肽键(azapeptide bond)(CO被NH置换)或假肽键(例如，NH被CH2置换)或酯键(例如，缩肽，其中一个或多个酰胺(-CONHR-)键被酯(COOR)键替代)而衍生自天然存在的胰岛素的类似物。
"A19胰岛素类似物"是具有置换在天然胰岛素A链的位置19的天然酪氨酸残基的4-氨基苯丙氨酸或4-甲氧基苯丙氨酸的胰岛素肽。
如本文所用，"IGFB16B17类似物肽"是包含A链和B链异源双链体，以及其单链胰岛素类似物的通用术语，其中A链包含SEQ ID NO:19的肽序列且B链包含SEQ ID NO:20的序列以及那些序列的类似物，其中A链和/或B链的类似物包含1-3另外的氨基酸置换，条件是B链不包含SEQ ID NO:2的序列并包含在位置B16的酪氨酸和在位置B17的亮氨酸。
"IGF YL类似物"是包含SEQ ID NO:19的IGF A链和SEQ ID NO:69的IGF B链的肽。
如本文所用的术语"单链胰岛素类似物"涵盖一组结构上-相关的蛋白，其中胰岛素或IGFA和B链或其类似物或衍生物，彼此共价连接以形成线性多肽链。如本文所公开的单链胰岛素类似物包含通过连接部分将B链的羧基端连接至A链的氨基端的共价键。
如本文所用的术语"胰岛素A链"，在缺乏进一步描述性语言时，意在涵盖SEQ IDNO:1的21个氨基酸序列以及其功能类似物和衍生物，包括A19胰岛素类似物的A链和本领域技术人员已知的其它类似物，包括通过在选自A4、A5、A8、A9、A10、A12、A14、A15、A17、A18、A21的位置的一个或多个氨基酸的插入、缺失或置换而修饰SEQ ID NO:1的序列。
如本文所用的术语"胰岛素B链"，在缺乏进一步描述性语言时，意在涵盖SEQ IDNO:2的30个氨基酸序列，以及天然B链的修饰的功能类似物，包括在位置B16或B25的氨基酸修饰为4-氨基苯丙氨酸或选自B1、B2、B3、B4、B5、B9、B10、B13、B14、B17、B20、B21、B22、B23、B25、B26、B27、B28、B29和B30的位置的一个或多个氨基酸的插入、缺失或置换或位置B1-4和B26-30的任何或所有的缺失。
如本文所用的术语"同一性"涉及两个或更多个序列之间的相似性。同一性通过将相同的残基数除以残基总数并乘以100的乘积以得到百分比来测量。因此，完全相同序列的两个拷贝具有100%同一性，而相对于彼此具有氨基酸缺失、添加或置换的两个序列具有较低程度的同一性。本领域技术人员将认识到，几种计算机程序，诸如采用算法诸如BLAST(基本局部比对搜索工具, Altschul等人 (1993) J. Mol. Biol. 215:403-410)的那些，可用来测定序列同一性。
术语"胰高血糖素相关肽"和“肠降血糖素肽”可互换使用，并且所述术语涵盖这样的肽，其具有作为对胰高血糖素、GLP-1、GLP-2和GIP受体的任何一种或多种的激动剂的生物学活性且包含与天然胰高血糖素、天然泌酸调节肽、天然毒蜥外泌肽-4、天然GLP-1、天然GLP-2或天然GIP的至少一种共享至少40%序列同一性(例如，45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%)的氨基酸序列。除非另外说明，对胰高血糖素相关肽中的氨基酸位置的任何提及(例如用于连接前药部分、缀合物部分、亲水聚合物、酰化或烷基化)是指相对于天然胰高血糖素氨基酸序列(SEQ ID NO:701)的位置。
如本文所用，对胰高血糖素相关肽的C端区的提及，意在涵盖胰高血糖素肽的天然C端或分别相对于天然胰高血糖素序列已通过在C端添加一个或多个氨基酸而延伸的胰高血糖素类似物的C端延伸的任何氨基酸或已通过缺失一个或多个氨基酸而缩短的胰高血糖素类似物的末端氨基酸。在胰高血糖素相关肽的C端区缀合的胰岛素肽意在包括对C端区的氨基酸侧链的连接或通过C端羧酸部分的连接。
术语"GLP-1激动剂”是指刺激GLP-1受体活性的化合物，如通过cAMP产生，使用验证的体外模型测定法所测量，诸如在公开的国际申请号WO 2007/056362 (2007年5月18日公开)的实施例13中描述的测定法，其公开内容通过引用明确地并入本文。
如本文所用的术语“天然胰高血糖素”是指由SEQ ID NO:701的序列组成的肽，术语“天然GIP”是指由SEQ ID NO:707的序列组成的肽，且术语“天然GLP-1”是指定GLP-1(7-36)酰胺(由SEQ ID NO:703的序列组成)、GLP-1(7-37)酸(由SEQ ID NO:704的序列组成)或那两个化合物的混合物的通用术语。如本文所用，在缺乏任何进一步的指定的情况下，对“胰高血糖素”或“GIP”或“GLP-1”的通用提及分别意指天然胰高血糖素或天然GIP或天然GLP-1。
如本文所用的术语"胰高血糖素肽"是指定SEQ ID NO:701的天然胰高血糖素肽以及具有相对于天然胰高血糖素序列的一个或多个氨基酸修饰，任选地包括但不限于在氨基酸位置1、2、5、7、8、10、12、13、14、16、17、18、24、28和29的置换的修饰的衍生物的通用术语。通常，通过数字对特定氨基酸位置的所有提及(例如位置28)是指在天然胰高血糖素(SEQID NO:701)的位置或在其任何类似物的对应氨基酸位置的氨基酸。例如，对“位置28”的提及将意指其中SEQ ID NO:701的第一氨基酸已缺失的胰高血糖素类似物的对应位置27。类似地，对“位置28”的提及将意指其中已在SEQ ID NO:701的N端之前添加一个氨基酸的胰高血糖素类似物的对应位置29。
如本文所用的术语"GLP-1肽"是指定天然GLP-1以及具有相对于天然GLP-1序列的一个或多个氨基酸修饰的修饰的衍生物的通用术语。
如本文所用的术语"衍生物"意在涵盖对化合物(例如，氨基酸)的化学修饰，包括体外化学修饰，例如通过在多肽侧链的一个或多个位置引入基团，例如在酪氨酸残基中的硝基或在酪氨酸残基中的碘或通过将游离羧基转化为酯基或转化为酰胺基或通过将氨基通过酰化转化为酰胺或通过酰化羟基而变为酯或通过使伯胺烷基化而变为仲胺或将亲水部分与氨基酸侧链连接。其它衍生物通过多肽中的氨基酸残基侧链的氧化或还原而获得。
如本文所用的术语分子对第一受体相对于第二受体的“选择性”是指以下比率：分子对第二受体的EC50除以分子对第一受体的EC50。例如，对第一受体具有1 nM的EC50和对第二受体具有100 nM的EC50的分子对于第一受体具有相对于第二受体的100-倍选择性。
如本文所用的氨基酸“修饰”是指氨基酸的置换或通过向所述氨基酸添加化学基团和/或从所述氨基酸除去化学基团的氨基酸的衍生化，且包括用通常在人蛋白中发现的20种氨基酸的任何一种以及非典型或非-天然存在的氨基酸置换。非典型的氨基酸的商业来源包括Sigma-Aldrich (Milwaukee, WI)、ChemPep Inc. (Miami, FL)和GenzymePharmaceuticals (Cambridge, MA)。非典型的氨基酸可购自商业供应商，重新合成或化学修饰或从天然存在的氨基酸衍生化。
如本文所用的氨基酸"置换”是指一个氨基酸残基被不同的氨基酸残基替换。
如本文所用的术语"保守的氨基酸置换"在本文被定义为以下五组之一中的交换：
I. 小的脂族、非极性或弱极性残基：
Ala、Ser、Thr、Pro、Gly；
II. 极性、带负电的残基及其酰胺：
Asp、Asn、Glu、Gln、磺基丙氨酸和高磺基丙氨酸；
III. 极性、带正电的残基：
His、Arg、Lys；鸟氨酸(Orn)
IV. 大的、脂族、非极性残基：
Met、Leu、Ile、Val、Cys、正亮氨酸(Nle)、高半胱氨酸
V. 大的芳族残基：
Phe、Tyr、Trp、乙酰基苯丙氨酸。
如本文所用的通用术语“聚乙二醇链”或“PEG链”是指呈支链或直链的环氧乙烷和水的缩聚物的混合物，用通式H(OCH2CH2)nOH表示，其中n为至少2。“聚乙二醇链”或“PEG链”与数字后缀联用以表示其大致平均分子量。例如，PEG-5,000是指总分子量平均为约5,000道尔顿的聚乙二醇链。
如本文所用的术语“聚乙二醇化的”和类似术语是指已通过将聚乙二醇链与化合物连接对其天然状态进行修饰的化合物。“聚乙二醇化多肽”是具有与多肽共价结合的PEG链的多肽。
如本文所用的“接头”是使两个独立的实体彼此结合的键、分子或分子的基团。接头可为两个实体提供最佳间隔或者还可提供使两个实体彼此分开的不稳定连接。不稳定连接包括光可切割基团、酸不稳定部分、碱不稳定部分和酶可切割基团。
如本文所用的“二聚体”是包含2个亚基通过接头彼此共价结合的复合物。在缺乏任何限定性语言下使用时，术语二聚体包括同源二聚体和异源二聚体两者。同源二聚体包含2个相同的亚基，而异源二聚体包含2个不同的亚基，尽管2个亚基彼此大致相似。
如本文所用的术语“C1-Cn烷基”(其中n可为1-6)表示具有一个至指定数目的碳原子的支链或直链烷基。通常C1-C6烷基包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基等。
如本文所用的术语“C2-Cn烯基”(其中n可以为2至6)表示具有2个至指定数目的碳原子和至少一个双键的烯属不饱和支链或直链基团。这样的基团的实例包括但不限于1-丙烯基、2-丙烯基(-CH2-CH=CH2)、1,3-丁二烯基、(-CH=CHCH=CH2)、1-丁烯基(-CH=CHCH2CH3)、己烯基、戊烯基等。
术语“C2-Cn炔基”(其中n可以为2至6)是指具有2-n个碳原子和至少一个三键的不饱和支链或直链基团。这样的基团的实例包括但不限于1-丙炔基、2-丙炔基、1-丁炔基、2-丁炔基、1-戊炔基等。
如本文所用的术语“芳基”是指具有一个或两个芳环的单环或二环碳环系统，包括但不限于苯基、萘基、四氢萘基、茚满基、茚基等。通过指明碳存在的数目来表示芳环的大小和取代基或连接基团的存在。例如，术语“(C1-C3烷基)(C6-C10芳基)”是指通过1-3元烷基链与母体部分连接的5-10元芳基。
如本文所用的术语“杂芳基”是指含有一个或两个芳环并在芳环中含有至少一个氮、氧或硫原子的单环或二环环系。通过指明碳存在的数目来表示杂芳环的大小和取代基或连接基团的存在。例如，术语“(C1-Cn烷基)(C5-C6杂芳基)”是指通过1-“n”元烷基链与母体部分连接的5或6元杂芳基。
如本文所用的术语“卤素”是指由氟、氯、溴和碘组成的群组中的一个或多个成员。
如本文所用的术语"患者"未进一步指定时意在涵盖任何家养的温血脊椎动物(包括例如但不限于家畜、马、猫、狗和其它宠物)、哺乳动物和人。
如本文所用的术语“分离的”意指已从其天然环境分开。在一些实施方案中，类似物通过重组方法制备且类似物从宿主细胞分离。
如本文所用的术语“纯化的”，涉及分离基本上不含正常与天然或自然环境中分子或化合物有关的污染物的形式的分子或化合物，并且意味着作为从原始组成的其它组分分离的结果，纯度已增加。术语"纯化的多肽"在本文中用来描述已从其它化合物分离的多肽，包括，但不限于核酸分子、脂质和碳水化合物。
"拟肽”是指具有不同于现有肽的通用结构、但以类似于现有肽的方式发挥功能(例如，通过模拟该肽的生物活性)的结构的化学化合物。拟肽通常包含天然存在的氨基酸和/或非天然氨基酸，但也可包含对肽主链的修饰。例如拟肽可包括插入或置换非-肽部分的天然存在的氨基酸序列，如逆倒位片段或并入非-肽键诸如氮杂肽键(CO被NH置换)或假肽键(例如NH被CH2置换)或酯键(例如，缩肽，其中一个或多个酰胺(-CONHR-)键被酯(COOR)键替代)。可选地，拟肽可缺乏任何天然存在的氨基酸。
如本文所用的术语“带电氨基酸”或“带电残基”是指包含在生理pH下在水溶液中带负电(即去质子化)或带正电(即质子化)的侧链的氨基酸。例如，带负电的氨基酸包括天冬氨酸、谷氨酸、磺基丙氨酸、高磺基丙氨酸和高谷氨酸，而带正电的氨基酸包括精氨酸、赖氨酸和组氨酸。带电氨基酸包括通常在人类蛋白中发现的20种氨基酸中的带电氨基酸，以及非典型或非天然存在的氨基酸。
如本文所用的术语“酸性氨基酸”是指包含第二酸性部分(除了氨基酸的α羧酸以外)(包括例如侧链羧酸或磺酸基团)的氨基酸。
如本文所用的无其它名称的术语“患者”意在包括任何家养的温血脊椎动物(包括例如但不限于家畜、马、猫、狗和其它宠物)、哺乳动物和人。
缩写：
胰岛素类似物将缩写如下：
胰岛素A和B链将通过大写字母A(对于A链)和大写字母B(对于B链)命名。偏离天然胰岛素和IGF序列的修饰在A或B链的名称之后的括号中指明(例如，[B1(H5,H10,Y16,L17) : A1(H8,N18,N21)])，其中单字母氨基酸缩写指明置换，且数字使用天然胰岛素编号指明各自A或B链中的置换位置。A和B链之间的冒号指明双链胰岛素，而破折号指明共价键，因此为单链类似物。在单链类似物中，连接部分将被包括在A和B链之间且名称C1是指天然IGF 1 C肽，SEQ ID NO:23。提及连接部分的名称“位置C8”是指定位于对应于SEQ ID NO:23的第八个氨基酸的位置的氨基酸。
实施方案
本文公开胰岛素肽和胰高血糖素相关肽（肠降血糖素）的缀合物，其中缀合物具有在患者中降低血糖水平以及诱导重量减轻的活性。肠降血糖素-胰岛素缀合物(increlin)可形成为肽融合体，其中肠降血糖素的羧基端连接至胰岛素肽的B链。已发现这样的化合物对胰岛素和相应肠降血糖素受体均显示活性。然而，这样的缀合物对胰岛素受体具有实质上降低的活性(参见图1)。
申请人已发现使用非肽直链间隔物将肠降血糖素连接至胰岛素产生对胰岛素受体和increlin受体具有完全功效的缀合物。具体而言，已在前面描述对GLP-1和胰高血糖素受体或GLP-1和GIP受体显示共激动剂活性或对胰高血糖素、GLP-1和GIP受体显示三重激动剂活性的胰高血糖素类似物。胰高血糖素类似物的这种共激动和/或三重激动剂活性以及胰岛素受体活性保留在本文中公开的肠降血糖素-胰岛素缀合物中。有利地，本文公开的increlin具有降低血糖且诱导重量减轻或防止体重增加的能力。在一个实施方案中，本发明的肠降血糖素-胰岛素缀合物对胰岛素受体、更具体地对胰岛素亚型B受体具有天然胰岛素的活性的至少10%至200%、50%至150%或70%至100%。在一个实施方案中，本发明的肠降血糖素-胰岛素缀合物对GLP-1受体具有天然GLP-1的活性的至少10%至200%、50%至150%或70%至100%，和/或对GIP受体具有天然GIP的活性的至少10%至200%、50%至150%或70%至100%。在一个实施方案中，本发明的肠降血糖素-胰岛素缀合物对GLP-1受体和GIP受体具有亚纳摩尔活性(基于实施例9的体外测定)和对胰岛素亚型B受体具有亚纳摩尔活性(基于实施例10的体外测定)。
根据一个实施方案，肠降血糖素的羧基端通过间隔物连接至1)A链的位置A14或A15的氨基酸的侧链，2)B链的氨基N端，3)B链的位置B1、B3、B10、B22、B28或B29的氨基酸的侧链或4)单链胰岛素类似物的连接部分的任何位置的氨基酸侧链。根据一个实施方案，肠降血糖素的羧基端通过间隔物连接至胰岛素肽的B链的氨基N端或B28或B29氨基酸的侧链。根据一个实施方案，肠降血糖素肽的羧基端通过间隔物连接至胰岛素肽的B链的N端胺。
根据一个实施方案，提供肠降血糖素-胰岛素缀合物，其包含通用结构W-Y-Z，其中W为肠降血糖素，Z为胰岛素肽且Y为将W共价连接至Z的间隔物。肠降血糖素肽可以是已知肠降血糖素中任一种，包括例如天然胰高血糖素、GLP-1或GIP或胰高血糖素、GLP-1或GIP的激动剂类似物，包括胰高血糖素/GLP-1共激动剂、GIP/GLP-1共激动剂以及胰高血糖素/GIP/GLP-1三重激动剂。胰岛素肽可以是任何已知的胰岛素或胰岛素类似物，包括双链和单链胰岛素类似物。连接肠降血糖素和胰岛素肽的间隔物可选自与将肽彼此连接相容的任一已知接头。在一个实施方案中，间隔物在接头链的主链内包含选自以下的部分：氨基、醚、硫醚、马来酰亚胺基、二硫化物、硒醚、二硒、酰胺、酯、硫酯、烯烃、环烯烃、炔烃、三唑基、氨基甲酸酯、碳酸酯、组织蛋白酶B可切割物、肟和腙。
在一些实施方案中，间隔物(Y)包含长度为3至50、3至25、5至10或6至8个原子的链。在一些实施方案中，接头主链中的链原子选自C、O、N和S。链原子和接头可根据其预期溶解度(亲水性)选择以提供更可溶的缀合物。在一些实施方案中，Y提供进行通过酶或其它催化剂或靶组织或器官或细胞中发现的水解条件切割的官能团。
在一些实施方案中，Y在体内可水解。在这些实施方案中，Y包含能够在体内经历水解的官能团。能够在体内经历水解的官能团的非限制性实例包括酯、酸酐和硫酯。在一些实施方案中，间隔物在体内是亚稳态的。在这些实施方案中，间隔物包含任选地在一段时间内能够在体内化学或酶促切割的官能团(例如酸不稳定、还原不稳定或酶不稳定的官能团)。例如，Y可被选择以在血清中稳定至少10或20或25或30或60或90或120分钟或3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、18或24小时。在这些实施方案中，Y可包含例如腙部分、二硫化物部分或组织蛋白酶可切割部分。当Y为亚稳态时且不意在受任何特定理论束缚，W-Y-Z缀合物在细胞外环境中是稳定的，例如在血清中稳定上述时间段，但在胞内环境或模拟胞内环境的条件中不稳定，使得其在进入细胞后切割。在一些实施方案中，当Y为亚稳态时，Y在血清中稳定至少约24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、42或48小时或约24-48、48-72、24-60、36-48、36-72或48-72小时。
根据一个实施方案，间隔物Y为具有6至8个原子的直链，其在间隔物直链的主链内包含二硫化物、硫醚、硒醚、二硒、硫醚亚砜、肟、腙、三唑、烷基或烯烃键。根据一个实施方案，间隔物Y为具有6至8个原子的直链，其在间隔物直链的主链内包含二硫化物、硫醚、硒醚、二硒或肟键。根据一个实施方案，间隔物Y为具有6至8个原子的直链，其在间隔物直链的主链内包含二硫化物、硫醚、硒醚或二硒键。根据一个实施方案，所述间隔物具有以下通用结构：
其中R1、R2、R3和R4独立地选自H和C1-C3烷基；
Y为C、S、Se或S=O，
Z为C、S、Se、-S(C1-C3)(C5-C6芳基)-或Z与Y组合为-C=C-、-O-N=、-N-N=或1,2,3三唑，
n为0或1；且
m为1、2或3，其中当Y为S=O时，Z为C。在一个实施方案中，所述间隔物具有式I的通用结构，其中Y为C、S或Se，且Z为C、S或Se或Z与Y组合为-O-N=或1,2,3三唑，条件是，Y和Z都不为C。在一个实施方案中，所述间隔物具有式I的通用结构，其中Y为C、S=O或Se，且Z为C或Z与Y组合为-O-N=或1,2,3三唑。在一个实施方案中，所述间隔物具有式I的通用结构，其中Y为S或Se，且Z为C、S或Se或Z与Y组合为-O-N=或1,2,3三唑。在一个实施方案中，所述间隔物具有式I的通用结构，其中Z与Y组合为-O-N=或1,2,3三唑。在一个实施方案中，所述间隔物具有式I的通用结构，其中Z与Y组合形成肟或腙。在一个实施方案中，所述间隔物具有式I的通用结构，其中R1、R2、R3和R4独立地选自H和CH；Y为C、S或Se，Z为Se或S；n为0或1；且m为1、2或3。在一个实施方案中，所述间隔物具有式I的通用结构，其中R1、R2、R3和R4独立地选自H和CH；Y和Z独立地选自S和Se；n为0或1；且m为1、2或3。
根据一个实施方案，所述间隔物具有式I的通用结构，其中R1、R2、R3和R4独立地选自H和C1-C2烷基,Y为S或S=O，Z为C或S，n为0或1；且m为1、2或3，条件是当Y为S=O时，Z为C。根据一个实施方案，所述间隔物具有式I的通用结构，其中R1、R2、R3和R4独立地选自H和CH3，Y为S，Z为C或S，n为0或1；且m为1、2或3。在一个实施方案中，所述间隔物包含式II的通用结构：
其中R1、R2、R3和R4独立地选自H和C1-C2烷基,n为0或1；且m为1、2或3。在一个实施方案中，间隔物的(CH2)nCR1R2S部分表示肠降血糖素的C端氨基酸的侧链，且在一个实施方案中(其中n为0且R1和R2各为H)，C端氨基酸为半胱氨酸。此外，在一个实施方案中，间隔物的-SCR1R2(CH2)m部分表示胰岛素B链的N端或氨基酸侧链的硫醇衍生化。二硫键的形成将衍生化的胰岛素连接至肠降血糖素以形成increlin。
在一个实施方案中，所述间隔物包含式II的通用结构,其中R1、R2、R3和R4独立地选自H和CH3，n为0或1；且m为1、2或3。在一个实施方案中，所述间隔物包含式II的通用结构,其中R1、R2、R3和R4独立地选自H和CH3，n为0，且m为1、2或3。在一个实施方案中，所述间隔物包含式II的通用结构,其中R2和R3均为H，R1和R4独立地选自H和CH3，n为0或1；且m为1、2或3。在一个实施方案中，所述间隔物包含式II的通用结构,其中R2、R3和R4各为H，R1为H或CH3，n为0或1；且m为1或2。在一个实施方案中，所述间隔物包含式II的通用结构,其中R3和R4各为H，R1和R2独立地为H或CH3，n为0，且m为2。在一个实施方案中，所述间隔物包含式II的通用结构，其中R2、R3和R4各为H，R1为H或CH3，n为0，且m为2。在一个实施方案中，R1、R2、R3和R4各为H，n为0，且m为1、2或3。
在一个实施方案中，所述间隔物包含式III的通用结构：
其中R1为H或CH3，Y为S、Se或S=O，Z为C、Se或S，其中当Y为S=O时，Z为C。在一个实施方案中，所述间隔物包含式III的通用结构，其中R1为H或CH3，Y为S，且Z为S。在一个实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物包含以下结构：
其中R3为H或CH3。
在一个实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物包含肠降血糖素肽的羧基端与胰岛素A链或B链的氨基或羧基端通过通式I、II、III或IV的间隔物的共价连接。在另一个实施方案中，胰岛素肽的N端或C端通过式I、II、III或IV的间隔物共价连接至选自10、20、24、28和29的位置、任选在位置B29的肠降血糖素肽的氨基酸的侧链。
在另一个实施方案中，一个或两个肠降血糖素肽通过独立地选自B链的N端α胺、B链的羧基端或在连接单链胰岛素类似物的A链和B链的连接部分的任何位置的位置、包括例如在位置C8共价连接至胰岛素肽。在一个实施方案中，肠降血糖素肽的羧基端区共价连接至胰岛素肽的B链的N端α胺。在一个实施方案中，肠降血糖素肽的羧基端共价连接至双链或单链胰岛素肽类似物的B链的N端α胺。
根据一个实施方案，所述胰岛素肽为双链胰岛素，其中A链和B链彼此通过二硫键连接。在一个实施方案中，所述缀合物包含双链胰岛素肽，其中肠降血糖素肽的羧基端区共价连接至胰岛素肽的A链的氨基端。在一个实施方案中，所述缀合物包含双链胰岛素肽，其中胰岛素肽的A链或B链的羧基端共价连接至肠降血糖素肽的氨基端。在一个实施方案中，所述缀合物包含双链胰岛素肽，其中肠降血糖素肽的羧基端共价连接至胰岛素肽的B链的N端胺。在一个实施方案中，所述缀合物包含双链胰岛素肽，其中胰岛素肽的B链的羧基端共价连接至肠降血糖素肽的氨基端。在这些实施方案的每一个中，肠降血糖素肽与胰岛素肽之间的连接通过通式I、II、III或IV的间隔物，其中当使用接头IV时，肠降血糖素肽包含C端半胱氨酸。
在另一个实施方案中，所述缀合物包含双链胰岛素类似物和第一和第二肠降血糖素肽，其中每个肠降血糖素肽在选自B链的氨基端、A链的羧基端和B链的羧基端的位置共价连接至胰岛素肽。在一个实施方案中，所述缀合物包含双链胰岛素肽，其中第一肠降血糖素肽的羧基端区共价连接至胰岛素肽的B链的氨基端且胰岛素肽的B链的羧基端共价连接至第二肠降血糖素肽的氨基端。在一个实施方案中，第一和第二肠降血糖素肽不同且对选自胰高血糖素、GLP-1和GIP受体的两种不同受体具有活性。在一个实施方案中，第一肠降血糖素肽对胰高血糖素受体具有活性且第二肠降血糖素肽对GLP-1受体具有活性。在一个实施方案中，第一和/或第二肠降血糖素肽是对选自胰高血糖素、GLP-1和GIP受体的两种受体具有活性的共激动剂。在这些实施方案的每一个中，肠降血糖素肽与胰岛素肽之间的连接通过通式I、II、III或IV的间隔物。
在一些或任何实施方案中，本发明的缀合物的胰岛素肽是包含SEQ ID NO:1的A链和SEQ ID NO:2的B链的天然胰岛素或天然胰岛素类似物，包括例如包含SEQ ID NO:1和2的单链胰岛素类似物。在一个实施方案中，胰岛素肽是IGFB16B17类似物肽。根据本发明，胰岛素的类似物涵盖包含A链和B链的多肽，其中胰岛素类似物通过在选自A5、A8、A9、A10、A12、A14、A15、A17、A18、A21、B1、B2、B3、B4、B5、B9、B10、B13、B14、B17、B20、B21、B22、B23、B26、B27、B28、B29和B30的位置的一个、两个或三个或更多个氨基酸置换或位置B1-4和B26-30中任一或所有的缺失而不同于天然胰岛素。
在一个实施方案中，所述缀合物的肠降血糖素肽组分是选自天然胰高血糖素(SEQID NO:701)、天然GLP-1(SEQ ID NO:703)和天然GIP(SEQ ID NO:707)的肽。在一个实施方案中，所述肠降血糖素肽包含连接至肠降血糖素肽的羧基端氨基酸的C端延伸，所述C端延伸包含序列GPSSGAPPPS (SEQ ID NO:820)、KRNRNNIA (SEQ ID NO:821)或KRNR (SEQ IDNO:822)。在一个实施方案中，所述C端延伸为GPSSGAPPPS (SEQ ID NO:820)。在另一个实施方案中，所述肠降血糖素肽包含位置2的氨基异丁酸、GPSSGAPPPS (SEQ ID NO:820)的C端延伸和位置10和/或40用C10至C20 烷基或酰基的任选地的烷基化或酰化，以及添加至肠降血糖素肽的C端的氨基酸(例如相对于天然胰高血糖素序列在位置40)的侧链的进一步任选地聚乙二醇化。在一个实施方案中，所述肠降血糖素肽在位置24和40的氨基酸的侧链聚乙二醇化。在一个实施方案中，所述肠降血糖素肽是胰高血糖素肽或GLP-1肽。在一个实施方案中，所述肠降血糖素肽是选自以下的肽：
Y(aib)EGTFTSDYSIYLDKQAA(aib)EFVNWLLAGGPSSGAPPPS-酰胺(SEQ ID NO:756)，
H(aib)QGTFTSDYSKYLDERAAQDFVQWLLDGGPSSGAPPPS-酰胺(SEQ ID NO:1931)，
H(aib)EGTFTSDVSSYLEEQAAKEFIAWLVKGGPSSGAPPPS-酰胺(SEQ ID NO:1932)，
HSQGTFTSDYSKYLDSRRAQDFVQWLMNTGPSSGAPPPS-酰胺(SEQ ID NO:1933)，和
YaibEGTFISDYSIYLDRQAA(aib)EFVNWLLAGGPSSGAPPPS-酰胺(SEQ ID NO:1934)或通过1、2或3个氨基酸置换或添加，包括例如在位置10任选地用赖氨酸置换和/或在位置40添加氨基酸、任选地赖氨酸而不同于SEQ ID NO:756、1931、1932、1933或1934的肽。在另一个实施方案中，位置10和/或40的赖氨酸被酰化和/或在位置40添加的氨基酸被聚乙二醇化。在一个实施方案中，所述肠降血糖素肽是选自以下的肽：Y(aib)EGTFTSDYSIYLDKQAA(aib)EFVNWLLAGGPSSGAPPPS-酰胺(SEQ ID NO:756),
H(aib)QGTFTSDYSKYLDERAAQDFVQWLLDGGPSSGAPPPS-酰胺(SEQ ID NO:1931)，和
H(aib)EGTFTSDVSSYLEEQAAKEFIAWLVKGGPSSGAPPPS-酰胺(SEQ ID NO:1932)。在一个实施方案中，所述肠降血糖素肽为Y(aib)EGTFTSDYSIYLDKQAA(aib)EFVNWLLAGGPSSGAPPPS-酰胺(SEQ ID NO:756)或H(aib)QGTFTSDYSKYLDERAAQDFVQWLLDGGPSSGAPPPS-酰胺(SEQ IDNO:1931)。在一个实施方案中，所述肠降血糖素肽为Y(aib)EGTFTSDYSIYLDKQAA(aib)EFVNWLLAGGPSSGAPPPS-酰胺(SEQ ID NO:756)或通过1、2或3个氨基酸置换或添加，包括例如在位置10任选地用赖氨酸置换和/或在位置40添加氨基酸而不同于SEQ ID NO:756的肽。在另一个实施方案中，位置10的赖氨酸被酰化和/或在位置40添加的氨基酸被聚乙二醇化。在一个实施方案中，所述肠降血糖素肽为H(aib)QGTFTSDYSKYLDERAA QDFVQWLLDGGPSSGAPPPS-酰胺(SEQ ID NO:1931)或通过1、2或3个氨基酸置换或添加，包括例如在位置10任选地用赖氨酸置换和/或在位置40添加氨基酸而不同于SEQ ID NO:1931的肽。在另一个实施方案中，位置10的赖氨酸被酰化和/或在位置40添加的氨基酸被聚乙二醇化。
在一些实施方案中，本发明的缀合物的肠降血糖素肽是天然人胰高血糖素(SEQID NO:701)的类似物，其包含基于SEQ ID NO:701的氨基酸序列的氨基酸序列，但通过一个或多个(例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15)，且在一些情况下16或更多个(例如17、18、19、20、21、22、23、24、25等)指定或任选地的氨基酸修饰而不同于SEQ ID NO:701。在一些或任何实施方案中，本发明的肽相对于天然人胰高血糖素序列(SEQ ID NO:701)包含总共1个、最多2个、最多3个、最多4个、最多5个、最多6个、最多7个、最多8个、最多9个或最多10个额外氨基酸修饰(例如除指定氨基酸修饰以外)。例如，在一个实施方案中，胰高血糖素(SEQ ID NO:701)的类似物包含(a)位置1包含咪唑侧链的氨基酸；(b)位置2 DPP-IV保护性氨基酸；(c)位置9、10、12、16、20或37-43任一种的酰化氨基酸或烷基化氨基酸；(d)位置16、17、18、19、20和21中的一个或多个的α螺旋稳定化氨基酸；和(e)相对于SEQ ID NO:701最多十个额外氨基酸修饰。在一个实施方案中，本发明提供胰高血糖素类似物，其包含(a)-(d)以及除(a)-(d)中指定的氨基酸修饰以外的最多10个额外氨基酸修饰。在一些或任何实施方案中，所述修饰是本文所述的那些中的任一种，例如酰化、烷基化、聚乙二醇化、在C端的截短、在位置1、2、3、7、10、12、15、16、17、18、19、20、21、23、24、27、28和29中的一个或多个位置的氨基酸置换。
根据一个实施方案，提供胰岛素激动剂/肠降血糖素缀合物，其包含肠降血糖素肽和胰岛素肽，其中肠降血糖素肽通过5至10个原子的直链间隔物连接至胰岛素肽，其中间隔物在间隔物直链的主链内包含二硫化物、硫醚、硫醚亚砜、烷基、烯烃键。在一个实施方案中，肠降血糖素肽的C端区通过独立地选自B链的位置B3、B28或B29的氨基酸侧链和B链的N端α胺的位置共价连接至胰岛素肽。在一个实施方案中，所述缀合物的胰岛素肽包含GIVEQCCX8SICSLYQLENYCX21 (SEQ ID NO:3)的A链序列或在选自A5、A9、A10、A12、A14、A15、A17、A18的位置具有1或2个氨基酸置换的其类似物，以及R22-HLCGSHLVEALYLVCGERGFX45(SEQ ID NO:15)的B链序列或在选自B5、B9、B10、B13、B14、B17、B20、B21、B22和B23的位置(相对于天然胰岛素的位置)具有1或2个氨基酸置换的其类似物，其中B链通过二硫键与A链连接；且
R22为胺或选自FVNQ (SEQ ID NO:12)、FVKQ (SEQ ID NO:8)、VNQ、NQ和Q的1-4个氨基酸序列；
X8选自苏氨酸和组氨酸；
X21选自天冬酰胺、赖氨酸、甘氨酸、丙氨酸；且
X45为组氨酸、酪氨酸或苯丙氨酸。在一个实施方案中，胰岛素通过通式I(如本文所定义)的间隔物连接至肠降血糖素，其中所述肠降血糖素肽包含序列X80X81X82GTFTSDX95SX83YLX84X85X86X87AX88X89FX90X91WLX92X93X94-Z (SEQ ID NO:1928)，其中X80为His、Tyr、D-组氨酸、脱氨基组氨酸、羟基-组氨酸、乙酰基-组氨酸、高组氨酸或α,α-二甲基咪唑乙酸(DMIA)、N-甲基组氨酸、α-甲基组氨酸或咪唑乙酸；
X81为Ser、D-丝氨酸、Ala、Val、甘氨酸、N-甲基丝氨酸、氨基异丁酸(AIB)、N-甲基丙氨酸或D-丙氨酸；X82为Gln或Glu；X83为Lys或Ile；X84为Asp或Glu；X85为Lys、Arg、Ser或Glu；X86为Arg或Gln；X87为Ala或Arg；X88为Aib、Gln或Lys；X89为Asp或Glu；X90为Val或Ile；X91为Asn、Gln或Ala；X92为Leu、Val或Met；X93为Asp、Lys、Asn或Ala；X94为Gly或Thr；且Z选自-COOH、-CONH2且GPSSGAPPPS-CONH2(SEQIDNO:823)且X95为Tyr。在一个实施方案中，X80 为His或Tyr且X86 为aib。
在一个实施方案中，提供肠降血糖素-胰岛素缀合物，其中肠降血糖素肽的C端氨基酸通过直链间隔物在独立地选自以下的位置共价连接至胰岛素肽：B链的B3、B28或B29的氨基酸的侧链，和B链的N端α胺。在一个实施方案中，肠降血糖素肽的C端氨基酸通过直链间隔物在B链的N端α胺共价连接至胰岛素肽。根据一个实施方案，所述胰岛素肽包含
GIVEQCCTSICSLYQLENYCN-R13 (SEQ ID NO:1)的A链序列和FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKT (SEQ ID NO:2)的B链序列或通过1、2或3个氨基酸置换而不同于SEQ ID NO:1和/或SEQ ID NO:2的A链和/或B链，其中B链通过二硫键与A链连接；
包含式II的通用结构的直链间隔物：
其中R1、R2、R3和R4独立地选自H和CH3，n为0或1，m为1、2或3，Y为S、Se或C，且Z为S或Se；或式IV的接头：
其中R3为H或CH3；且
所述肠降血糖素肽包含序列X80X81X82GTFTSDX79SX83YLX84X85X86X87AX88X89FX90X91WLX92X93X94-Z1 (SEQ ID NO:1928)，其中
X79为共价连接至C12至C18酰基或烷基的氨基酸；
X80为His、Tyr、D-组氨酸、脱氨基组氨酸、羟基-组氨酸、乙酰基-组氨酸、高组氨酸或α,α-二甲基咪唑乙酸(DMIA)、N-甲基组氨酸、α-甲基组氨酸或咪唑乙酸；
X81为Ser、D-丝氨酸、Ala、Val、甘氨酸、N-甲基丝氨酸或氨基异丁酸(AIB)、N-甲基丙氨酸和D-丙氨酸；
X82为Gln或Glu；
X83为Lys或Ile；
X84为Asp或Glu；
X85为Lys、Arg、Ser或Glu；
X86为Arg或Gln；
X87为Ala或Arg；
X88 为氨基异丁酸、Gln或Lys；
X89为Asp或Glu；
X90为Val或Ile；
X91为Asn、Gln或Ala；
X92为Leu、Val或Met；
X93为Asp、Lys、Asn或Ala；
X94为Gly或Thr；
X95是键或Gly，且Z1选自-COOH、GPSSGAPPPS (SEQ ID NO:820)、KRNRNNIA (SEQ ID NO:821)和KRNR (SEQ ID NO:822)。在一个实施方案中，所述肠降血糖素肽包含序列X80X81X82GTFTSDX79SX83YLX84X85X86X87AX88X89FX90X91WLX92X93X94-Z1 (SEQ ID NO:1928)，其中
X79为共价连接至C12至C18酰基或烷基的氨基酸，任选地赖氨酸或；X80为His或Tyr、D-组氨酸、脱氨基组氨酸、羟基-组氨酸、乙酰基-组氨酸、高组氨酸或α,α-二甲基咪唑乙酸(DMIA)、N-甲基组氨酸、α-甲基组氨酸或咪唑乙酸；X81 为D-丝氨酸或氨基异丁酸(AIB)；X82为Gln或Glu；X83为Lys或Ile；X84为Asp或Glu；X85为Lys、Arg、Ser或Glu；X86为Arg或Gln；X87为Ala或Arg；X88为氨基异丁酸、Gln或Lys；X89为Asp或Glu；X90为Val或Ile；X91为Asn、Gln或Ala；X92为Leu、Val或Met；X93为Ala、Asp、Lys Asn或Ala；X94为Gly或Thr；且Z1选自-COOH、GPSSGAPPPS (SEQ ID NO:820)、 KRNRNNIA (SEQ ID NO:821)和KRNR (SEQ ID NO:822).在一个实施方案中，Z1为SEQ ID NO:820 (GPSSGAPPPS)。
根据一个实施方案，所述胰岛素肽包含
GIVEQCCTSICSLYQLENYCN-R13 (SEQ ID NO:1)的A链序列和FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKT (SEQ ID NO:2)的B链序列或通过1、2或3个氨基酸置换而不同于SEQ ID NO:1和/或SEQ ID NO:2的A链和/或B链，其中B链通过二硫键与A链连接；
包含式II的通用结构的直链间隔物：
其中R1、R2、R3和R4独立地选自H和CH3，n为0或1，m为1、2或3，Y为S、Se或C，且Z为S或Se；或式IV的接头：
其中R3为H或CH3；且
所述肠降血糖素肽包含序列
其中：
X79为共价连接至C12至C18酰基或烷基的氨基酸；
X80为Tyr、His、D-组氨酸、脱氨基组氨酸、羟基-组氨酸、乙酰基-组氨酸、高组氨酸或α,α-二甲基咪唑乙酸(DMIA)、N-甲基组氨酸、α-甲基组氨酸或咪唑乙酸；
X81为DPP-IV保护性氨基酸，任选地α,α-二取代氨基酸(例如AIB)；
X82选自Glu、Ala、Leu、Ile、Nle、Val、NorVal、高丝氨酸、Met、甲硫氨酸亚砜、甲硫氨酸砜、乙酰基-Orn、乙酰基-二氨基丁酸和乙酰基-Lys；
X84为酸性氨基酸，任选地Glu或Asp；
X85为Glu、Ala、α,α-二取代氨基酸(例如AIB)、His、Lys；
X86为Arg、His或Gln；
X88选自α,α-二取代氨基酸(例如AIB)或Gln或His、Lys或Ala；
X89为酸性氨基酸，任选地Asp或Glu；
X90为Leu、Ala或Nle；
X91为Ala、Lys或酸性氨基酸(任选地Asp或Glu)；
X92为脂族，例如Ala或Gly或AIB或Val；
X93为小的脂族氨基酸，例如Ala或Gly；
X94为Ala或碱性氨基酸(任选地Arg或Lys)。
在另一个实施方案中，所述肠降血糖素肽是选自以下的肽：Y(aib)EGTFTSDYSIYLDKQAA(aib)EFVNWLLAGGPSSGAPPPS-酰胺(SEQ ID NO:756)，
H(aib)QGTFTSDYSKYLDERAAQDFVQWLLDGGPSSGAPPPS-酰胺(SEQ ID NO:1931)，
H(aib)EGTFTSDVSSYLEEQAAKEFIAWLVKGGPSSGAPPPS-酰胺(SEQ ID NO:1932)，
HSQGTFTSDYSKYLDSRRA Q DFVQWLMNTGPSSGAPPPS-酰胺(SEQ ID NO:1933)，和
YaibEGTFISDYSIYLDRQAAaibEFVNWLLAGGPSSGAPPPS-酰胺(SEQ ID NO:1934)或任选地刚刚上述序列的修饰，其被修饰以包含在位置10或40共价连接至C12至C18酰基或烷基的氨基酸；且连接肠降血糖素与胰岛素肽的间隔物包含式II的通用结构：
其中R1、R2、R3和R4独立地选自H和C1-C2烷基,n为0或1；且m为1、2或3。在一个实施方案中，所述间隔物包含式II的通用结构,其中R1、R2、R3和R4独立地选自H和CH3，n为1，且m为2。在一个实施方案中，所述接头包含式IV的结构：
其中R3为H或CH3，且任选地R3为H。在一个实施方案中，所述接头由以下结构组成：
。
在一个实施方案中，所述胰岛素激动剂/肠降血糖素缀合物的胰岛素肽包含GIVEQCCTSICSLYQLENYCN-R13 (SEQ ID NO:1)的A链序列和选自以下的B链序列：FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKT (SEQ ID NO:2)
FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTKPT (SEQ ID NO:9) FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTDKT (SEQ ID NO:5)
FVKQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTEKT (SEQ ID NO:6)。
在另一个实施方案中，提供包含通用结构X-Y-Z的胰岛素激动剂/肠降血糖素缀合物，其中X为具有以下序列的肠降血糖素肽：
X1X2EGTFTSDX10SIYLDKQAAX20EFVNWLLAGGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:2037)，X1X2EGTFTSDVSIYLDKQAAX20EFVNWLLAGGPSSGAPPPSX40(SEQ ID NO:2038)，Y(aib)EGTFTSDYSIYLDKQAA(aib)EFVNWLLAGGPSSGAPPPS-酰胺(SEQ ID NO:756)或
H(aib)QGTFTSDYSKYLDERAAQDFVQWLLDGGPSSGAPPPS-酰胺(SEQ ID NO:1931)，其中X1为His或Tyr；X2为氨基异丁酸；X10为任选地通过γGlu接头用C16至C20烷基酰化的Lys；X20为氨基异丁酸；且X40为任选地通过γGlu接头用C16至C20烷基酰化的Lys；X为连接肠降血糖素与胰岛素肽包含式II的通用结构的间隔物：
其中R1、R2、R3和R4独立地选自H和CH3，n为0或1；且m为1、2或3；所述间隔物包含式IV的通用结构：
其中R3为H或CH3，且任选地R3为H；且Z为包含GIVEQCCTSICSLYQLENYCN-R13 (SEQ IDNO:1)的A链序列和选自以下的B链序列的胰岛素肽：
。
根据一个实施方案，肠降血糖素-胰岛素缀合物在所述缀合物的氨基酸的侧链脂质化(例如添加非天然酰基或烷基)或聚乙二醇化(添加聚乙二醇链)。在一个实施方案中，脂质化发生在选自肠降血糖素肽的位置10、16、20、30或40的位置(其中位置30和40表示相对于天然胰高血糖素序列，添加至肠降血糖素肽的C端延伸)和/或胰岛素肽的位置B28或B29。在一个实施方案中，选自肠降血糖素肽的位置10、16、20、30或40和胰岛素肽的位置B28或B29的两个位点被脂质化。在一个实施方案中，选自肠降血糖素肽的位置10、16、20、30或40的一个或两个位点被脂质化。在一个实施方案中，选自肠降血糖素肽的位置10和40的一个或两个位点任选地用酰基在那些位置的一个或两个脂质化。在一个实施方案中，肠降血糖素肽在位置10用C14-C18酰基酰化。在一个实施方案中，肠降血糖素肽包含C14至C30或C14至C20或C16至C20的非天然酰基或烷基，其共价连接至肠降血糖素肽的位置10或40(基于天然胰高血糖素的编号)的侧链。在一个实施方案中，C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19或C20酰基或烷基任选地通过接头诸如γ谷氨酸连接至位置10或40的氨基酸的侧链。
在一个实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物在选自肠降血糖素肽的位置24、30或40的位置(其中位置30和40表示相对于天然胰高血糖素序列，添加至肠降血糖素肽的C端延伸)和/或胰岛素肽的位置B28或B29聚乙二醇化。在一个实施方案中，选自肠降血糖素肽的位置24、30或40和胰岛素肽的位置B28或B29的两个位点被聚乙二醇化。在一个实施方案中，选自肠降血糖素肽的位置24、30或40的两个位点被聚乙二醇化。在一个实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物在肠降血糖素肽的位置24和40被聚乙二醇化。在一个实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物仅在肠降血糖素肽的位置40被聚乙二醇化。
在一个实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物包含脂质化和聚乙二醇化，其中肠降血糖素-胰岛素缀合物在选自肠降血糖素肽的10、16、20、30或40的位置或胰岛素肽的位置B28或B29被脂质化且在选自肠降血糖素肽的位置24、30或40的位置或胰岛素肽的位置B28或B29被聚乙二醇化，条件是聚乙二醇化和脂质化发生在不同位置。在一个实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物包含脂质化和聚乙二醇化，其中肠降血糖素-胰岛素缀合物在位置10被脂质化且在位置40被聚乙二醇化。
在一个实施方案中，提供肠降血糖素-胰岛素缀合物，其包含：选自以下的肠降血糖素肽：
X1X2EGTFTSDX10SIYLDKQAAX20EFVNWLLAGGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:2037)和X1X2EGTFTSDVSIYLDKQAAX20EFVNWLLAGGPSSGAPPPSX40(SEQ ID NO:2038)，其中
X1为His或Tyr；
X2为氨基异丁酸；
X10为任选地通过γGlu接头用C16至C20烷基酰化的Lys；
X20为氨基异丁酸；且
X40为任选地通过γGlu接头用C16至C20烷基酰化的Lys；包含以下的胰岛素肽：
A链序列GIVEQCCX8SICSLYQLENYCX21 (SEQ ID NO:3)；和
B链序列R22-HLCGSHLVEALYLVCGERGFX45 (SEQ ID NO:15)，其中B链通过二硫键与A链连接；且
R22为键或选自FVNQ (SEQ ID NO:12)、FVKQ (SEQ ID NO:8)、VNQ、NQ和Q的1-4个氨基酸序列；
X8选自苏氨酸和组氨酸；
X21选自天冬酰胺、赖氨酸、甘氨酸、丙氨酸；且
X45为组氨酸、酪氨酸或苯丙氨酸；和连接肠降血糖素与胰岛素肽的直链间隔物，其中所述间隔物包含以下通用结构：
其中直链间隔物的半胱氨酸氨基酸通过酰胺键连接至肠降血糖素的羧基端且Q1为胰岛素B链的N端。在另一个实施方案中，所述胰岛素肽包含A链序列GIVEQCCTSICSLYQLENYCN-R13 (SEQ ID NO:1)和选自以下的B链序列：
FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKT (SEQ ID NO:2)，FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTKPT (SEQ ID NO:9)， FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTDKT (SEQ ID NO:5)和
FVKQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTEKT (SEQ ID NO:6)。在一个实施方案中，所述胰岛素组分为双链胰岛素。
在一个实施方案中，所述肠降血糖素包含以下通用结构：
其中I1为选自SEQ ID NO:1987、1993、2014和2015的肠降血糖素，其通过其羧基端通过酰胺键连接至式V的半胱氨酸，且Q1是通过B链的N端连接的胰岛素肽，其中所述A链包含序列GIVEQCCTSICSLYQLENYCN-R13 (SEQ ID NO:1)；且所述B链包含选自以下的序列：
FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKT (SEQ ID NO:2)，FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTKPT (SEQ ID NO:9)，FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTDKT (SEQ ID NO:5)和
FVKQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTEKT (SEQ ID NO:6)或通过1或2个氨基酸置换而不同于SEQ ID NO:1987、1993、2014和2015的increlin，和/或通过1或2个氨基酸置换而不同于SEQ ID NO:1的胰岛素A链，和/或通过1或2个氨基酸置换而不同于SEQ ID NO:1的胰岛素B链。
胰岛素肽
本发明的缀合物的胰岛素肽组分可包含人胰岛素的天然B和A链序列(分别为SEQ IDNO:1和2)或任何已知当在异源双链体中彼此连接时显示胰岛素激动剂活性的其类似物或衍生物。这样的类似物包括，例如，具有A-链和B-链的蛋白，其通过具有不破坏胰岛素类似物的胰岛素活性的一个或多个氨基酸缺失，一个或多个氨基酸置换，和/或一个或多个氨基酸插入而不同于人胰岛素的A-链和B-链。缀合物的胰岛素肽组分可包括例如公开的国际申请WO96/34882、WO 2010/080607、WO 2010/080609、WO 2011/159882、WO/2011/159895和美国专利号6,630,348(其公开内容通过引用并入本文)中公开的任何胰岛素肽。
在一个实施方案中，胰岛素肽是胰岛素类似物，其中：
(a) 在位置B28的氨基酸残基用Asp、Lys、Leu、Val或Ala置换，和在位置B29氨基酰基残基是Lys或Pro；
(b) 在位置B27、B28、B29和B30中任一者的氨基酸残基缺失或被非天然氨基酸置换。在一个实施方案中，提供包含在位置B28置换的Asp或在位置28置换的Lys和在位置B29置换的脯氨酸的胰岛素类似物。另外的胰岛素类似物公开于Chance,等人, 美国专利号5,514,646；Chance,等人, 美国专利申请系列号08/255,297；Brems,等人, ProteinEngineering, 5:527-533 (1992)；Brange,等人, EPO公开号214,826 (1987年3月18日公开)；和Brange,等人, Current Opinion in Structural Biology, 1:934-940 (1991)中，其公开内容通过引用明确地并入本文。
胰岛素类似物也可具有用酸性形式替换酰胺化氨基酸。例如，Asn可用Asp或Glu替换。同样地，Gln可用Asp或Glu替换。具体地，Asn(A18)、Asn(A21)或Asp(B3)或那些残基的任何组合，可被Asp或Glu替换。同样，Gln(A15)或Gln(B4)或两者，可被Asp或者Glu替换。
如本文所公开，提供包含人胰岛素或其类似物或衍生物的B链和A链的单链胰岛素激动剂，其中B链的羧基端通过连接部分连接至A链的氨基端。在一个实施方案中，A链是选自以下的氨基酸序列：GIVEQCCTSICSLYQLENYCN (SEQ ID NO:1)、GIVDECCFRSCDLRRLEMYCA(SEQ ID NO:68)或GIVEECCFRSCDLALLETYCA (SEQ ID NO:70)且B链包含序列FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKT (SEQ ID NO:2)、GPETLCGAELVDALYLVCGDRGFYFNKPT(SEQ ID NO:69)或AYRPSETLCGGELVDTLYLVCGDRGFYFSRPA (SEQ ID NO:71)或其具有对应于B26、B27、B28、B29和B30的1-5个氨基酸缺失的羧基缩短的序列，且其中每个序列被修饰以在对应于天然胰岛素的选自A5、A8、A9、A10、A14、A15、A17、A18、A21、B1、B2、B3、B4、B5、B9、B10、B13、B14、B20、B22、B23、B26、B27、B28、B29和B30的位置包含1-5个氨基酸置换的那些序列的类似物(参见显示于图1中的肽比对)。在一个实施方案中，氨基酸置换是保守的氨基酸置换。在这些位置没有不利地影响胰岛素所需活性的合适的氨基酸置换是本领域技术人员已知的，如例如在Mayer,等人, Insulin Structure and Function, Biopolymers. 2007;88(5):687-713(其公开内容通过引用并入本文)中所证实。
另外的氨基酸序列可添加至本发明的单链胰岛素激动剂的B链的氨基端或A链的羧基端。例如，一系列带负电氨基酸可添加至B链的氨基端，包括例如长度为1-12、1-10、1-8或1-6个氨基酸的肽和包含一个或多个带负电氨基酸包括例如谷氨酸和天冬氨酸。在一个实施方案中，B链氨基端延伸包含1-6个带电氨基酸。根据一个实施方案，本文公开的肠降血糖素-胰岛素缀合物包含代替A链上的C端羧酸酯的C端酰胺或酯。
高效力肠降血糖素-胰岛素缀合物也可基于使用在公开的国际申请号WO 2010/080607 (其公开内容通过引用明确地并入本文)描述的修饰的IGF I和IGF II序列作为胰岛素肽组分来制备。更具体地，包含用酪氨酸亮氨酸二肽置换在对应于天然胰岛素的B16和B17位置的天然IGF氨基酸的IGF I和IGF II的类似物具有在胰岛素受体的10倍增加的效力。
根据一个实施方案，用于本文公开的胰岛素肽包含B链序列R22-X25LCGX29X30LVX33X34LYLVCGX41X42GFX45 (SEQ ID NO:20)和A链序列GIVX4X5CCX8X9X10CX12LX14X15LX17X18YCX21-R44(SEQ ID NO:19)，其中
X4为谷氨酸或天冬氨酸；
X5为谷氨酰胺或谷氨酸
X8为组氨酸、苏氨酸或苯丙氨酸；
X9为丝氨酸、精氨酸、赖氨酸、鸟氨酸或丙氨酸；
X10为异亮氨酸或丝氨酸；
X12为丝氨酸或天冬氨酸
X14为酪氨酸、精氨酸、赖氨酸、鸟氨酸或丙氨酸；
X15为谷氨酰胺、谷氨酸、精氨酸、丙氨酸、赖氨酸、鸟氨酸或亮氨酸；
X17为谷氨酰胺、谷氨酸、精氨酸、天冬氨酸或赖氨酸、鸟氨酸；
X18为甲硫氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酸或苏氨酸；
X21选自丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、组氨酸、色氨酸、酪氨酸和甲硫氨酸；
X25为组氨酸或苏氨酸；
X29选自丙氨酸、甘氨酸和丝氨酸；
X30选自组氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、高磺基丙氨酸和磺基丙氨酸；
X33选自天冬氨酸、谷氨酰胺和谷氨酸；
X34选自丙氨酸和苏氨酸；
X41选自谷氨酸、天冬氨酸或天冬酰胺；
X42选自丙氨酸、赖氨酸、鸟氨酸和精氨酸；
X45为酪氨酸、组氨酸、天冬酰胺或苯丙氨酸；
R22选自AYRPSE (SEQ ID NO:14)、FVNQ (SEQ ID NO:12)、PGPE (SEQ ID NO:11)、三肽甘氨酸-脯氨酸-谷氨酸、三肽缬氨酸-天冬酰胺-谷氨酰胺、二肽脯氨酸-谷氨酸、二肽天冬酰胺-谷氨酰胺、谷氨酰胺、谷氨酸和键；且R13为COOH或CONH2。在一个实施方案中，A链和B链通过二硫键，包括在天然胰岛素的A和B链之间形成的那些彼此连接。在一个替代实施方案中，A和B链连接在一起作为线性单链-胰岛素肽。
根据一个实施方案，提供胰岛素类似物，其中胰岛素肽的A链包含在选自A5、A9、A10、A12、A14、A15、A17、A18的位置具有1或2个氨基酸置换的序列GIVEQCCX8SICSLYQLENYCX21R13 (SEQ ID NO:3)或其类似物和包含序列R22-X25LCGX29X30LVX33X34LYLVCGX41X42GFX45YT-Z1-B1 (SEQ ID NO:67)的B链，其中
X8选自苏氨酸和组氨酸；
X21为天冬酰胺或甘氨酸；
X25为组氨酸或苏氨酸；
X29选自丙氨酸、甘氨酸和丝氨酸；
X30选自组氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、高磺基丙氨酸和磺基丙氨酸；
X33选自天冬氨酸和谷氨酸；
X34选自丙氨酸和苏氨酸；
X41选自谷氨酸、天冬氨酸或天冬酰胺；
X42选自丙氨酸、鸟氨酸、赖氨酸和精氨酸；
X45为酪氨酸或苯丙氨酸；
R22选自FVNQ (SEQ ID NO:12)、三肽缬氨酸-天冬酰胺-谷氨酰胺、二肽天冬酰胺-谷氨酰胺、谷氨酰胺和N端胺
Z1是选自天冬氨酸-赖氨酸、赖氨酸-脯氨酸和脯氨酸-赖氨酸的二肽；且
B1选自苏氨酸、丙氨酸或苏氨酸-精氨酸-精氨酸三肽。
单链胰岛素肽激动剂
如本文所公开，连接部分可被用来连接人胰岛素A和B链或其类似物或衍生物，其中B链的B25氨基酸的羧基端直接连接至连接部分的第一末端，其中连接部分的第二末端通过插入连接部分直接连接至A链的A1氨基酸的氨基端。
根据一个实施方案，胰岛素肽是包含通用结构B-LM-A的单链胰岛素激动剂，其中B表示胰岛素B链，A表示胰岛素A链，且LM表示连接B链的羧基端至A链的氨基端的连接部分。用于连接B链至A链的合适的连接部分在本文的标题单链-胰岛素类似物的连接部分和各自的副标题“肽接头”和“非-肽接头”下公开。在一个实施方案中，连接部分包含连接肽，且更具体地，在一个实施方案中，肽表示IGF-1 C肽的类似物。连接部分的氨基酸位置基于IGF 1(SEQ ID NO:17)的天然C链中的对应位置指定。在另一个实施方案中，肽连接部分包含29个连续氨基酸序列，其与SSSSX50APPPSLPSPSRLPGPSDTPILPQX51 (SEQ ID NO:1924)具有大于70%、80%、90%的序列同一性，其中X50和X51独立地选自精氨酸和赖氨酸。在一个实施方案中，连接部分是非-肽接头，其包含大约长度为8-16个氨基酸序列的相对短的双功能非-肽聚合物接头。在一个实施方案中，非-肽接头具有以下结构：；其中m是范围10至14的整数且连接部分直接连接至B链的B25氨基酸。根据一个实施方案，非-肽连接部分是约4-20、8-18、8-16、8-14、8-12、10-14、10-12或11-13个单体的聚乙二醇接头。
在一个实施方案中，提供肠降血糖素-胰岛素缀合物，其包含具有结构：IB-LM-IA的胰岛素肽，其中IB包含序列R22-X25LCGX29X30LVX33X34LYLVCGX41X42GFX45 (SEQ ID NO:20)，LM是如本文公开的共价连接IB至IA的连接部分，且IA包含序列GIVX4X5CCX8X9X10CX12LX14X15LX17X18YCX21-R44 (SEQ ID NO:19)，其中
X4为谷氨酸或天冬氨酸；
X5为谷氨酰胺或谷氨酸；
X8为组氨酸或苯丙氨酸；
X9选自精氨酸、赖氨酸、鸟氨酸或丙氨酸；
X10为异亮氨酸或丝氨酸；
X12为丝氨酸或天冬氨酸；
X14为酪氨酸、精氨酸、赖氨酸、鸟氨酸或丙氨酸；
X15为精氨酸、赖氨酸、鸟氨酸或亮氨酸；
X17为谷氨酸或谷氨酰胺；
X18为甲硫氨酸、天冬酰胺或苏氨酸；
X21为丙氨酸、甘氨酸或天冬酰胺；
X25选自组氨酸和苏氨酸；
X29选自丙氨酸、甘氨酸和丝氨酸；
X30选自组氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、高磺基丙氨酸和磺基丙氨酸；
X33选自天冬氨酸和谷氨酸；
X34选自丙氨酸和苏氨酸；
X41选自谷氨酸、天冬氨酸或天冬酰胺；
X42选自丙氨酸、赖氨酸、鸟氨酸和精氨酸；
R22选自AYRPSE (SEQ ID NO:14)、FVNQ (SEQ ID NO:12)、PGPE (SEQ ID NO:11)、三肽甘氨酸-脯氨酸-谷氨酸、三肽缬氨酸-天冬酰胺-谷氨酰胺、二肽脯氨酸-谷氨酸、二肽天冬酰胺-谷氨酰胺、谷氨酰胺、谷氨酸和N端胺；且
R13为COOH或CONH2，另外其中在指定X45的氨基酸直接连接至连接部分，LM (即，如本文所用的指定IB-LM-IA意在表示，B链羧基端和A链的氨基端直接连接至连接部分LM，而没有任何另外的插入氨基酸)。
在一个实施方案中，连接部分(LM)包含长度不超过17个氨基酸的氨基酸序列。在一个实施方案中，连接部分包含序列GYGSSSRR (SEQ ID NO:61)、GYGSSSRRAPQT (SEQ IDNO:23)或GAGSSSRRAPQT (SEQ ID NO:64)。
在另一个实施方案中，连接部分包含29个连续氨基酸序列，其直接连接至B链的羧基端氨基酸，其中所述29个连续氨基酸序列与SSSSX50APPPSLPSPSRLPGPSDTPILPQX51 (SEQID NO:1924)具有大于70%、80%、90%序列同一性，其中X50和X51独立地选自精氨酸和赖氨酸。在一个实施方案中，连接肽包含总共29-158或29-58个氨基酸且包含序列SEQ ID NO:68。在另一个实施方案中，连接部分包含29个连续氨基酸序列，其直接连接至B链的羧基端氨基酸，其中所述29个连续氨基酸序列与SSSSX50APPPSLPSPSRLPGPSDTPILPQX51 (SEQ ID NO:1924)具有大于90%序列同一性，其中X50和X51独立地选自精氨酸和赖氨酸。在一个实施方案中，连接部分包含序列SSSSRAPPPSLPSPSRLPGPSDTPILPQK (SEQ ID NO:1923)或SSSSKAPPPSLPSPSRLPGPSDTPILPQR (SEQ ID NO:1922)，任选地含有一个或两个氨基酸置换。
根据一个实施方案，提供单链胰岛素激动剂多肽，其包含人胰岛素B链和A链或其类似物或衍生物，其中天然B链的最后5个羧基氨基酸被缺失(即，B26-B30)，且氨基酸B25通过插入的连接部分连接至A链的氨基酸A1。在一个实施方案中，连接部分包含以下结构：；其中m是范围10-14的整数且连接部分直接连接至B链的B25氨基酸。
在一个实施方案中，提供肠降血糖素-胰岛素缀合物，其包含具有通式IB-LM-IA的胰岛素肽，其中IB包含序列X25LCGX29X30LVX33X34LYLVCGX41X42GFX45 (SEQ ID NO:20)；
LM包含序列SSSSRAPPPSLPSPSRLPGPSDTPILPQK (SEQ ID NO:1923)、SSSSKAPPPSLPSPSRLPGPSDTPILPQR (SEQ ID NO:1922)、GYGSSSRR (SEQ ID NO:61)或GAGSSSRR (SEQ ID NO:1925)；且
IA包含序列GIVX4X5CCX8X9X10CX12LX14X15LX17X18YCX21-R44 (SEQ ID NO:19)，其中
X4为谷氨酸或天冬氨酸；
X5为谷氨酰胺或谷氨酸
X8为组氨酸、苏氨酸或苯丙氨酸；
X9为丝氨酸、精氨酸、赖氨酸、鸟氨酸或丙氨酸；
X10为异亮氨酸或丝氨酸；
X12为丝氨酸或天冬氨酸；
X14为酪氨酸、精氨酸、赖氨酸、鸟氨酸或丙氨酸；
X15为谷氨酰胺、谷氨酸、精氨酸、丙氨酸、赖氨酸、鸟氨酸或亮氨酸；
X17为谷氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、赖氨酸、鸟氨酸或谷氨酰胺；
X18为甲硫氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酸或苏氨酸；
X21选自丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、组氨酸、色氨酸、酪氨酸和甲硫氨酸；
X25为组氨酸或苏氨酸；
X29选自丙氨酸、甘氨酸和丝氨酸；
X30选自组氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、高磺基丙氨酸和磺基丙氨酸；
X33选自天冬氨酸和谷氨酸；
X34选自丙氨酸和苏氨酸；
X41选自谷氨酸、天冬氨酸或天冬酰胺；
X42选自丙氨酸、鸟氨酸、赖氨酸和精氨酸；
X45为酪氨酸或苯丙氨酸；
R22选自AYRPSE (SEQ ID NO:14)、FVNQ (SEQ ID NO:12)、FVKQ (SEQ ID NO:8)、PGPE(SEQ ID NO:11)、三肽甘氨酸-脯氨酸-谷氨酸、三肽缬氨酸-天冬酰胺-谷氨酰胺、二肽脯氨酸 - 谷氨酸、二肽天冬酰胺-谷氨酰胺、谷氨酰胺、谷氨酸和N端胺；且
R44为COOH或CONH2。
糖基化
在新生体内蛋白生产期间，包含糖基化位点的胰岛素类似物可经历进一步的加工，称为翻译后修饰，其中糖(糖基)残基可在称为糖基化的过程中酶促加入。所得携带共价连接的寡糖侧链的蛋白被称为糖基化蛋白或糖蛋白。因此，携带糖基化位点的蛋白不必糖基化。根据一个实施方案，提供已被修饰以包含肽序列的胰岛素激动剂类似物，所述肽序列当在真核表达系统中表达时易于高糖基化。
非-天然和天然糖基化序列是本领域技术人员已知的并包括N-连接的糖基化位点，和O-连接的糖基化位点。N-连接的糖基化位点是用作碳水化合物部分与天冬酰胺残基侧链的酶连接的识别位点的肽序列。三肽O-连接的糖基化序列包括天冬酰胺-X-丝氨酸和天冬酰胺-X-苏氨酸，其中X是除脯氨酸之外的任何氨基酸。因此，在多肽中的这些三肽序列的任一个的存在产生有效的糖基化位点。O-连接的糖基化是用作碳水化合物部分与羟基氨基酸，最常见是丝氨酸或苏氨酸侧链的酶连接的识别位点的肽序列，虽然也可使用5-羟基脯氨酸或5-羟基赖氨酸。在一个实施方案中，O-连接的糖基化糖是N-乙酰基半乳糖胺、半乳糖或木糖。许多O-连接的糖基化位点是本领域已知的并且已报道于文献中。参见, 例如，Ten Hagen等人 (11029) J. Biol. Chem. 274(39):27867-74；Hanisch等人 (2001)Glycobiology 11:731-740；和Ten Hagen等人 (2003) Glycobiology 13:1R-16R。
根据一个实施方案，提供生产高糖基化胰岛素类似物的方法。该方法包括提供包含编码胰岛素类似物的基因的真核宿主细胞，所述胰岛素类似物已被修饰为包括非-天然糖基化位点(例如，CTP肽序列)并在允许表达胰岛素类似物基因的条件下培养细胞。在一个实施方案中，宿主细胞表达人糖基化酶，使得在宿主细胞中产生的糖基化蛋白(糖蛋白)显示与人细胞相同的蛋白糖基化(参见美国专利申请公开号 2004/0018590和2002/0137134，其公开内容通过引用并入本文)。根据一个实施方案，真核宿主细胞选自酵母(例如，巴斯德毕赤酵母)或哺乳动物(CHO或HEK293)细胞。
在一个实施方案中，通过将氨基酸序列添加至基础胰岛素类似物来引入糖基化位点。更具体地，申请人已发现称为C端肽(CTP: SSSSKAPPPSLPSPSRLPGPSDTPILPQR; SEQ IDNO:1922)的肽序列(当蛋白在真核细胞表达系统中表达时，其趋向于O-连接的高糖基化)，可共价连接至胰岛素类似物，而不破坏胰岛素类似物的固有的体外活性。
根据一个实施方案，提供胰岛素类似物，其包含A链和B链和CTP肽，其中CTP肽是与(SEQ ID NO:1922)具有至少60、70、80、85、90或95 %序列同一性的肽。在一个实施方案中，CTP肽是包含18-29个氨基酸序列的肽，其与(SEQ ID NO:52)的18-29个氨基酸区域共享至少80、82、84、86、88、90、92、94、96或98 %序列同一性。在一个实施方案中，CTP肽包含(SEQID NO:1922)的类似物，其中所述类似物通过1、1-2、3-4、4-6或最多达8个氨基酸置换而不同于(SEQ ID NO:1922)。在一个实施方案中，氨基酸置换是在(SEQ ID NO:1922)的一个或多个选自1-4、7-15、18、20、21、24和27的位置。在一个实施方案中，氨基酸置换是在(SEQ IDNO:1922)的一个或多个选自1、2、3、4、10、13、15和21的位置。在一个实施方案中，氨基酸置换是在(SEQ ID NO:1922)的一个或多个选自7、8、9、12、14、18、20、24和27的位置。在一个实施方案中，CTP肽包含29个氨基酸的序列，其通过1-2个氨基酸置换而不同于SEQ ID NO:1922。在进一步实施方案中，CTP肽包含SEQ ID NO:1922的片段，其中片段表示与在SEQ IDNO:1922中包含的氨基酸序列相同的18-28个连续的氨基酸序列。
胰岛素肽的聚乙二醇化
申请人已发现，亲水部分与本文公开的肠降血糖素-胰岛素缀合物的肽或肠降血糖素的共价键提供具有延缓发作、延长持续时间和显示活性的基础概况的类似物。在一个实施方案中，本文公开的肠降血糖素-胰岛素缀合物被进一步修饰以包含共价连接至选自肠降血糖素肽的24、30或40和/或A链的A9、A14和A15位的位置的氨基酸的侧链、在B链的N端α胺或在B链的B1、B2、B3、B10、B22、B28或B29位的氨基酸侧链或在连接胰岛素单链类似物中的A链和B链的连接部分的任何位置或其任何组合的亲水部分。在示例性实施方案中，这种亲水部分在任何这些位置共价连接至Lys、Cys、Orn、高半胱氨酸或乙酰基-苯丙氨酸残基。在一个实施方案中，胰岛素肽是单链类似物，且亲水部分共价连接至连接A和B链的连接部分的氨基酸的侧链。
示例性亲水部分包括，例如，分子量约1,000道尔顿-约40,000道尔顿或约20,000道尔顿-约40,000道尔顿的聚乙二醇(PEG)。另外的合适的亲水部分包括，聚丙二醇、聚氧乙烯化多元醇(例如，POG)、聚氧乙烯化山梨醇、聚氧乙烯化葡萄糖、聚氧乙烯化甘油(POG)、聚氧化烯(polyoxyalkylenes)、聚乙二醇丙醛、乙二醇/丙二醇的共聚物、单甲氧基-聚乙二醇、单-(C1-C10)烷氧基-或芳基氧基-聚乙二醇、羧基甲基纤维素、聚缩醛、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮、聚-1,3-二氧戊环、聚-1,3,6-三噁烷、乙烯/马来酸酐共聚物、聚(β-氨基酸) (或者均聚物或者无规共聚物)、聚(n-乙烯基吡咯烷酮)聚乙二醇、丙二醇(propropylene glycol)均聚物(PPG)和其它聚环氧烷(polyakylene oxides)、聚环氧丙烷/环氧乙烷共聚物、结肠酸或其它多糖聚合物、聚蔗糖(Ficoll)或葡聚糖及其混合物。
根据一些实施方案，亲水部分，例如，聚乙二醇链具有选自范围约500-约40,000道尔顿的分子量。在一个实施方案中，亲水部分，例如PEG，具有选自范围约500-约5,000道尔顿或约1,000-约5,000道尔顿的分子量。在另一个实施方案中，亲水部分，例如，PEG具有约10,000-约20,000道尔顿的分子量。在另外的其它示例性实施方案中，亲水部分，例如，PEG,具有约20,000-约40,000道尔顿的分子量。在一个实施方案中，亲水部分，例如PEG，具有约20,000道尔顿的分子量。在一个实施方案中，提供胰岛素肽，其中类似物的一个或多个氨基酸被聚乙二醇化，且共价连接的PEG链的合并分子量为约20,000道尔顿。
在一个实施方案中，葡聚糖被用作亲水部分。葡聚糖是葡萄糖亚单位的多糖聚合物，主要由α1-6个键连接。葡聚糖可以许多分子量范围获得，例如，约1 kD-约100 kD或从约5、10、15或20 kD-约20、30、40、50、60、70、80或90 kD。
考虑了线性或分支聚合物。所得缀合物的制剂可以基本上为单分散或多分散的，且可具有约0.5、0.7、1、1.2、1.5或2个聚合物部分/每肽。
在一个实施方案中，亲水部分是连接至选自肠降血糖素肽的24、30或40的位置的氨基酸的侧链，和/或B链的位置B28或B29的氨基酸侧链或胰岛素单链类似物中连接A链和B链的连接部分的任何位置或其任何组合的聚乙二醇(PEG)链。在一个实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物在选自肠降血糖素肽的24、30或40的位置的一个、两个或更多个氨基酸或B链的位置B1、B2、B3、B10、B22、B28或B29的氨基酸的侧链或其任何组合聚乙二醇化。在一个实施方案中，共价连接的PEG链的总分子量为约20,000道尔顿。
在用于使蛋白与活化的聚合物分子反应的任何合适的条件下，亲水部分诸如聚乙二醇可连接至肠降血糖素-胰岛素缀合物。可采用本领域已知的任何方式，包括通过酰化、还原烷基化、Michael加成、巯基烷基化或其它化学选择性缀合/连接方法，通过PEG部分上的反应性基团(例如，醛、氨基、酯、硫醇、α-卤代乙酰基、顺丁烯二酰亚胺或肼基)与目标化合物的反应性基团(例如，醛、氨基、酯。硫醇、α-卤代乙酰基、顺丁烯二酰亚胺或肼基)反应。可被用来连接水溶性聚合物至一个或多个蛋白的活化基团包括但不限于砜、马来酰亚胺、巯基、硫醇、三氟甲磺酸酯、三氟乙基磺酸酯(tresylate)、氮杂环丙烷、环氧乙烷和5-吡啶基。如果通过还原烷基化连接至肽，选择的聚合物应具有单反应性醛，使得控制聚合度。参见，例如，Kinstler等人, Adv. Drug. Delivery Rev. 54: 477-485 (2002); Roberts等人, Adv. Drug Delivery Rev. 54: 459-476 (2002);和Zalipsky等人, Adv. Drug Delivery Rev. 16: 157-182 (1995)。
酰化
在一些实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物的胰岛素肽或肠降血糖素被修饰以包含酰基。酰基可共价直接连接至肠降血糖素-胰岛素缀合物的氨基酸或通过间隔物间接连接至肠降血糖素-胰岛素缀合物的氨基酸，其中间隔物位于肠降血糖素-胰岛素缀合物的氨基酸和酰基之间。肠降血糖素-胰岛素缀合物可在相同的氨基酸位置(在该位置连接亲水部分)或在不同的氨基酸位置被酰化。例如，酰化可发生在任何位置，包括肠降血糖素肽的位置10、16、30或40或A或B链的任何氨基酸以及在连接部分内的位置中任一者，条件是由非-酰化胰高血糖素相关肽-胰岛素缀合物显示的活性在酰化后得到保留。非限制性实例包括在A链的位置A14和A15或B链的位置B1、B10、B22、B28或B29或在连接部分的任何位置的酰化。另外的非限制性实例包括C-端延伸的肠降血糖素肽的位置10、16和20以及30或40的酰化。
根据一个实施方案，肠降血糖素-胰岛素缀合物的肠降血糖素包含用式Ia的氨基酸置换在位置10的天然氨基酸Tyr：
其中n = 1至4，
其包含共价连接至酰基或烷基的侧链。在一个实施方案中，n为4。
在本发明的一个具体方面，胰岛素类似物被修饰以通过肠降血糖素-胰岛素缀合物的氨基酸侧链的胺、羟基或硫醇的直接酰化而包含酰基。在一些实施方案中，胰岛素类似物通过氨基酸的侧链胺、羟基或硫醇直接酰化。在某些实施方案中，酰化在位置B28或B29(根据天然胰岛素A和B链序列的氨基酸编号)。在这方面，可以提供胰岛素类似物，其已通过在A或B链序列中的一个或多个氨基酸置换，包括例如在位置A14、A15、B1、B2、B10、B22、B28或B29 (根据天然胰岛素A和B链序列的氨基酸编号)或在与包含侧链胺、羟基或硫醇的氨基酸的连接部分的任何位置被修饰。在本发明的一些具体实施方案中，胰岛素肽的直接酰化通过在位置B28或B29 (根据天然胰岛素A和B链序列的氨基酸编号)的氨基酸的侧链胺、羟基或硫醇发生。
根据一个实施方案，酰化胰岛素类似物包含肽和酰基之间的间隔物。在某些实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物共价连接至间隔物，其共价连接至酰基。在一些示例性实施方案中，胰岛素肽被修饰以通过间隔物的胺、羟基或硫醇的酰化而包含酰基，所述间隔物在位置B28或B29 (根据天然胰岛素A或B链序列的氨基酸编号)或在间隔物部分的任何位置连接至氨基酸的侧链。连接间隔物的肠降血糖素-胰岛素缀合物的氨基酸可以是包含允许连接至间隔物的部分的任何氨基酸。例如，包含侧链-NH2、-OH或-COOH (例如，Lys、Orn、Ser、Asp或Glu)的氨基酸是合适的。
在一些实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物和酰基之间的间隔物是包含侧链胺、羟基或硫醇的氨基酸(或包含含有侧链胺、羟基或硫醇的氨基酸的二肽或三肽)。在某些实施方案中，间隔物包含亲水双官能间隔物。在一个具体实施方案中，间隔物包含氨基聚(烷氧基)羧酸酯。在这方面，间隔物可包含，例如，NH2(CH2CH2O)n(CH2)mCOOH，其中m是1-6的任何整数且n是2-12的任何整数，诸如例如，8-氨基-3,6-二氧杂辛酸(dioxaoctanoicacid)，其可从Peptides International, Inc. (Louisville, KY)市售获得。在一个实施方案中，亲水双官能间隔物包含两个或更多个反应性基团，例如，胺、羟基、硫醇和羧基或其任何组合。在某些实施方案中，亲水双官能间隔物包含羟基和羧酸酯。在其它实施方案中，亲水双官能间隔物包含胺基团和羧酸酯。在其它实施方案中，亲水双官能间隔物包含硫醇基和羧酸酯。
在一些实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物和酰基之间的间隔物是疏水性双官能间隔物。疏水性双官能间隔物是本领域已知的。参见，例如，BioconjugateTechniques, G. T. Hermanson (Academic Press, San Diego, CA, 1996)，其通过引用全文并入本文。根据某些实施方案，双官能间隔物可以是合成或天然存在的氨基酸，其包含长度为3-10个原子的氨基酸主链(例如，6-氨基己酸、5-氨基戊酸、7-氨基庚酸和8-氨基辛酸)。可选地，间隔物可以是具有长度为3-10个原子(例如，6-10个原子)的肽主链的二肽或三肽间隔物。连接至肠降血糖素-胰岛素缀合物的二肽或三肽间隔物的每个氨基酸可以独立地选自：天然存在的和/或非-天然存在的氨基酸，包括，例如，天然存在的氨基酸(Ala、Cys、Asp、Glu、Phe、Gly、His、Ile、Lys、Leu、Met、Asn、Pro、Arg、Ser、Thr、Val、Trp、Tyr)的任何D或L异构体或选自以下的非-天然存在的氨基酸的任何D或L异构体：β-丙氨酸(β -Ala)、N-α-甲基-丙氨酸(Me-Ala)、氨基丁酸(Abu)、α-氨基丁酸(γ-Abu)、氨基己酸(ε-Ahx)、氨基异丁酸(Aib)、氨基甲基吡咯甲酸、氨基哌啶甲酸、氨基丝氨酸(Ams)、氨基四氢吡喃-4-甲酸、精氨酸N-甲氧基-N-甲基酰胺、β-天冬氨酸(β-Asp)、氮杂环丁烷甲酸、3-(2-苯并噻唑基)丙氨酸、α-叔-丁基甘氨酸、2-氨基-5-脲基-n-戊酸(瓜氨酸，Cit)、β-环己基丙氨酸(Cha)、乙酰氨基甲基-半胱氨酸、二氨基丁酸(Dab)、二氨基丙酸(Dpr)、二羟基苯丙氨酸(DOPA)、二甲基噻唑烷(DMTA)、γ-谷氨酸(γ-Glu)、高丝氨酸(Hse)、羟基脯氨酸(Hyp)、异亮氨酸N-甲氧基-N-甲基酰胺、甲基-异亮氨酸(MeIle)、4-哌啶甲酸(isonipecotic acid)(Isn)、甲基-亮氨酸(MeLeu)、甲基-赖氨酸、二甲基-赖氨酸、三甲基-赖氨酸、甲烷脯氨酸、甲硫氨酸-亚砜(Met(O))、甲硫氨酸-砜(Met(O2))、正亮氨酸(Nle)、甲基-正亮氨酸(Me-Nle)、正缬氨酸(Nva)、鸟氨酸(Orn)、对-氨基苯甲酸(PABA)、青霉胺(Pen)、甲基苯丙氨酸(MePhe)、4-氯代苯丙氨酸(Phe(4-Cl))、4-氟代苯丙氨酸(Phe(4-F))、4-硝基苯丙氨酸(Phe(4-NO2))、4-氰基苯丙氨酸((Phe(4-CN))、苯基甘氨酸(Phg)、哌啶基丙氨酸、哌啶基甘氨酸、3,4-脱氢脯氨酸、吡咯烷基丙氨酸、肌氨酸(Sar)、硒代半胱氨酸(Sec)、U-苄基-磷酸丝氨酸、4-氨基-3-羟基-6-甲基庚酸(Sta)、4-氨基-5-环己基-3-羟基戊酸(ACHPA)、4-氨基-3-羟基-5-苯基戊酸(AHPPA)、1,2,3,4,-四氢-异喹啉-3-甲酸(Tic)、四氢吡喃甘氨酸、噻吩基丙氨酸(Thi) 、U-苄基-磷酸酪氨酸、O-磷酸酪氨酸、甲氧基酪氨酸、乙氧基酪氨酸、O-(双-二甲基氨基-膦酰基)-酪氨酸、酪氨酸硫酸四丁基胺、甲基-缬氨酸(MeVal)、1-氨基-1-环己烷甲酸(Acx)、氨基戊酸、β-环丙基-丙氨酸(Cpa)、炔丙基甘氨酸(Prg)、烯丙基甘氨酸(Alg)、2-氨基-2-环己基-丙酸(2-Cha)、叔丁基甘氨酸(Tbg)、乙烯基甘氨酸(Vg)、1-氨基-1-环丙烷甲酸(Acp)、1-氨基-1-环丙烷甲酸(Acpe)、烷基化3-巯基丙酸、1-氨基-1-环丁烷甲酸(Acb)。在某些实施方案中，二肽间隔物选自：Ala-Ala、β-Ala- β-Ala、Leu-Leu、Pro-Pro、γ-氨基丁酸- γ-氨基丁酸，和γ-Glu-γ-Glu。
肠降血糖素-胰岛素缀合物的肽可被修饰以通过任何大小的长链烷烃的酰化包含酰基并可包含任何长度的碳链。长链烷烃可以是线性或分支的。在某些方面，长链烷烃是C4-C30烷烃。例如，长链烷烃可以是C4烷烃、C6烷烃、C8烷烃、C10烷烃、C12烷烃、C14烷烃、C16烷烃、C18烷烃、C20烷烃、C22烷烃、C24烷烃、C26烷烃、C28烷烃或C30烷烃的任一种。在某些实施方案中，长链烷烃包含C8-C20烷烃，例如，C14烷烃、C16烷烃或C18烷烃。
在一些实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物的胺、羟基或硫醇基用胆固醇酸酰化。在一个具体实施方案中，肽通过烷基化脱-氨基Cys间隔物，即烷基化3-巯基丙酸间隔物连接至胆固醇酸。肽通过胺、羟基和硫醇的酰化的合适方法是本领域已知的。参见，例如，Miller, Biochem Biophys Res Commun 218: 377-382 (1996); Shimohigashi和Stammer, Int J Pept Protein Res 19: 54-62 (1982);和Previero等人, BiochimBiophys Acta 263: 7-13 (1972) (对于通过羟基酰化的方法); 以及San和Silvius, JPept Res 66: 169-180 (2005) (对于通过硫醇酰化的方法); Bioconjugate Chem. "Chemical Modifications of Proteins: History and Applications" pages 1, 2-12(1990); Hashimoto 等人., Pharmacuetical Res. "Synthesis of PalmitoylDerivatives of Insulin and their Biological Activity" Vol. 6, No: 2 pp.171-176 (1989)。
酰化肽肠降血糖素-胰岛素缀合物的酰基可具有任何大小，例如，任何长度的碳链，并可以是线性或分支的。在本发明的一些具体实施方案中，酰基是C4-C30脂肪酸。例如，酰基可以是C4脂肪酸、C6脂肪酸、C8脂肪酸、C10脂肪酸、C12脂肪酸、C14脂肪酸、C16脂肪酸、C18脂肪酸、C20脂肪酸、C22脂肪酸、C24脂肪酸、C26脂肪酸、C28脂肪酸或C30脂肪酸的任一种。在一些实施方案中，酰基是C8-C20脂肪酸，例如，C14脂肪酸或C16脂肪酸。
在一个替代实施方案中，酰基是胆汁酸。胆汁酸可以是任何合适的胆汁酸，包括，但不限于，胆酸、鹅脱氧胆酸、脱氧胆酸、石胆酸、牛磺胆酸、甘氨胆酸和胆固醇酸。
烷基化
在一些实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物被修饰以包含烷基。烷基可以被直接共价连接至胰岛素肽或肠降血糖素肽的氨基酸或通过间隔物直接连接至肠降血糖素-胰岛素缀合物的氨基酸，其中间隔物位于肠降血糖素-胰岛素缀合物的氨基酸和烷基之间。烷基可通过醚、硫醚或氨基键连接至肠降血糖素-胰岛素缀合物。例如，肠降血糖素-胰岛素缀合物可在相同的氨基酸位置(在该位置连接亲水部分)或在不同的氨基酸位置被烷基化。
烷基化可在肠降血糖素-胰岛素缀合物内的任何位置进行，包括例如在肠降血糖素肽的位置10、16、30或40或在B链的C端区或在连接部分的位置，条件是保留胰岛素活性。在本发明的一个具体方面，肠降血糖素-胰岛素缀合物被修饰以通过肠降血糖素-胰岛素缀合物的氨基酸侧链的胺、羟基或硫醇的直接烷基化而包含烷基。在一些实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物通过氨基酸的侧链胺、羟基或硫醇被直接烷基化。在本发明的一些具体实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物的直接烷基化通过在位置A14、A15、B1 (对于基于胰岛素的B链)、B2 (对于基于IGF-1的B链)、B10、B22、B28或B29 (根据天然胰岛素的A和B链的氨基酸编号)的氨基酸的侧链胺、羟基或硫醇发生。非限制性实例包括在A链的位置A14和A15或B链的位置B1、B10、B22、B28或B29或在连接部分的任何位置烷基化。另外非限制性实例包括在位置10、16和20以及C端延伸的肠降血糖素肽的30或40烷基化。
在本发明的一些实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物包含肽和烷基之间的间隔物。在一些实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物共价结合至间隔物，所述间隔物共价结合至烷基。在一些示例性实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物通过缀合物的胺、羟基或硫醇的烷基化而修饰以包含烷基，其中间隔物连接至在位置A14、A15、B1(对于基于胰岛素的B链)、B2(对于基于IGF-1的B链)、B10、B22、B28或B29(根据天然胰岛素的A和B链的氨基酸编号)或在肠降血糖素肽的位置10、16、30或40的氨基酸的侧链。连接间隔物的肠降血糖素-胰岛素缀合物的氨基酸可以是包含允许连接至间隔物的部分的任何氨基酸(例如，单一α-取代的氨基酸或α,α-二取代的氨基酸)。包含侧链-NH2、-OH或-COOH (例如，Lys、Orn、Ser、Asp或Glu)的肠降血糖素-胰岛素缀合物的氨基酸是合适的。在某些实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物和烷基之间的间隔物是包含侧链胺、羟基或硫醇的氨基酸或包含含有侧链胺、羟基或硫醇的氨基酸的二肽或三肽。
在其中α胺被烷基化的情况下，间隔物氨基酸可以是任何氨基酸。例如，间隔物氨基酸可以是疏水性氨基酸，例如，Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Trp、Met、Phe、Tyr。可选地，间隔物氨基酸可以是酸性残基，例如，Asp和Glu。在示例性实施方案中，间隔物氨基酸可以是疏水性氨基酸，例如，Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Trp、Met、Phe、Tyr、6-氨基己酸、5-氨基戊酸、7-氨基庚酸、8-氨基辛酸。可选地，间隔物氨基酸可以是酸性残基，例如，Asp和Glu，条件是烷基化在酸性残基的α胺上发生。在其中间隔物氨基酸的侧链胺被烷基化的情况下，间隔物氨基酸是包含侧链胺的氨基酸，例如，式Ia的氨基酸(例如，Lys或Orn)。在这种情况下，间隔物氨基酸的α胺和侧链胺两者烷基化是可能的，使得肽被二烷基化。本发明的实施方案包括这样的二烷基化分子。
在一些实施方案中，间隔物包含亲水双官能间隔物。在一个具体实施方案中，间隔物包含氨基聚(烷氧基)羧酸酯。在这方面，间隔物可包含，例如，NH2(CH2CH2O)n(CH2)mCOOH，其中m是1-6的任何整数且n是2-12的任何整数，诸如例如，8-氨基-3,6-二氧杂辛酸，其可从Peptides International, Inc. (Louisville, KY)市售获得。在一些实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物的肽和烷基之间的间隔物是亲水双官能间隔物。在某些实施方案中，亲水双官能间隔物包含两个或更多个反应性基团，例如，胺、羟基、硫醇和羧基或其任何组合。在某些实施方案中，亲水双官能间隔物包含羟基和羧酸酯。在其它实施方案中，亲水双官能间隔物包含胺基团和羧酸酯。在其它实施方案中，亲水双官能间隔物包含硫醇基和羧酸酯。
间隔物(例如，氨基酸、二肽、三肽、亲水双官能间隔物或疏水性双官能间隔物)长度为3-10个原子(例如，6-10个原子，(例如，6、7、8、9或10个原子))。在更具体实施方案中，间隔物长度为约3-10个原子(例如，6-10个原子)且烷基是C12-C18烷基，例如，C14烷基、C16烷基，使得间隔物和烷基的总长度是14-28个原子，例如，约14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27或28个原子。在一些实施方案中，间隔物和烷基的长度为17-28 (例如，19-26、19-21)个原子。
根据一个实施方案，双官能间隔物是合成的或非-天然存在的包含长度为3-10个原子的氨基酸主链的氨基酸(例如，6-氨基己酸、5-氨基戊酸、7-氨基庚酸和8-氨基辛酸)。可选地，间隔物可以是具有长度为3-10个原子(例如，6-10个原子)的肽主链的二肽或三肽间隔物。连接至肠降血糖素-胰岛素缀合物的二肽或三肽间隔物可由天然存在的和/或非-天然存在的氨基酸(包括，例如，本文教导的任何氨基酸)构成。在一些实施方案中，间隔物包含总体负电荷，例如包含一个或两个带负电氨基酸。在一些实施方案中，肽间隔物选自：Ala-Ala、β-Ala- β-Ala、Leu-Leu、Pro-Pro、γ-氨基丁酸- γ-氨基丁酸和γ-Glu- γ-Glu。在一个实施方案中，二肽间隔物是γ-Glu- γ-Glu。
经由胺、羟基和硫醇的肽烷基化的合适方法是本领域已知的。例如，可以使用Williamson醚合成以形成胰岛素肽和烷基之间的醚键。此外，肽与烷基卤化物的亲水置换反应可得到醚、硫醚或氨基键的任一种。肠降血糖素-胰岛素缀合物的烷基化肽的烷基可具有任何大小，例如，任何长度碳链，并且可为线性或分支的。在本发明的一些实施方案中，烷基是C4-C30烷基。例如，烷基可以是C4烷基、C6烷基、C8烷基、C10烷基、C12烷基、C14烷基、C16烷基、C18烷基、C20烷基、C22烷基、C24烷基、C26烷基、C28烷基或C30烷基中的任一种。在某些实施方案中，烷基是C8-C20烷基，例如，C14烷基或C16烷基。
在一些具体实施方案中，烷基包含胆汁酸的类固醇部分，例如，胆酸、鹅脱氧胆酸、脱氧胆酸、石胆酸、牛磺胆酸、甘氨胆酸和胆固醇酸。
当长链烷烃通过肠降血糖素-胰岛素缀合物或间隔物烷基化时，长链烷烃可具有任何大小并可包含任何长度的碳链。长链烷烃可以是线性或分支的。在某些方面，长链烷烃是C4-C30烷烃. 例如，长链烷烃可以是C4烷烃、C6烷烃、C8烷烃、C10烷烃、C12烷烃、C14烷烃、C16烷烃、C18烷烃、C20烷烃、C22烷烃、C24烷烃、C26烷烃、C28烷烃或C30烷烃中的任一种。在一些实施方案中，长链烷烃包含C8-C20烷烃，例如，C14烷烃、C16烷烃或C18烷烃。
此外，在一些实施方案中，烷基化可在胰岛素类似物和胆固醇部分之间发生。例如，胆固醇的羟基可置换长链烷烃上的离去基团，以形成胆固醇-胰岛素肽产物。
控制释放制剂
可选地，本文描述的肠降血糖素-胰岛素缀合物可被修饰成长效形式，使得就时间和身体内的部位而言控制本发明的缀合物被释放进入施用其的体内的方式(参见，例如，美国专利号4,450,150)。本发明的缀合物的长效形式可以是，例如，一种可植入的组合物，其包含本发明的缀合物和多孔或非-多孔材料，诸如聚合物，其中本发明的缀合物被材料包封或扩散在整个材料中和/或非-多孔材料的降解中。然后将长效物植入到身体内的所需部位，而本发明的缀合物以预定的速率从植入物释放。
可选地，大长效聚合物可连接至自切割的二肽元件，后者共价连接至如本文描述的缀合物。在该实施方案中，长效聚合物在其施用部位有效地螯合肠降血糖素-胰岛素缀合物，直至其随后以预定的速率通过非-酶促反应从单链类似物切割。使用自切割二肽的胰岛素类似物的长效制剂已描述于公开的国际申请号WO 2010/080607，其公开内容并入本文。在一个实施方案中，提供肠降血糖素-胰岛素缀合物，其包含二肽前药元件，其中二肽前药元件连接至大聚合物诸如PEG或葡聚糖。在一个实施方案中，包含大长效聚合物(包括例如，PEG)的自切割的二肽元件连接至连接部分的氨基酸的侧链，包括例如，在连接部分的位置C8的氨基酸。
可制备包含单链类似物的药物组合物并被配制以具有所需体内释放概况。在一些方面，药物组合物是立即释放、控制释放、缓慢释放、延长释放、延迟释放或双相释放制剂。配制用于控制释放的肽或缀合物的方法是本领域已知的。参见，例如，J Pharm 374: 46-52(2009)和国际专利申请公开号WO 2008/130158、WO2004/033036；WO2000/032218；和WO1999/040942。速溶组合物还可包含，例如，胶束或脂质体或一些其它包囊形式或可以延长释放形式配制以提供延长的储存和/或递送效果。公开的药物制剂可根据任何方案施用，包括，例如，每天(每天1次，每天2次，每天3次，每天4次，每天5次，每天6次)、每2天、每3天、每4天、每5天、每6天、每周、每两周、每3周、每个月或每两个月。
根据一个实施方案，长效聚合物选自本领域技术人员已知的生物相容的聚合物。长效聚合物通常具有选自范围约20,000-120,000道尔顿的大小。在一个实施方案中，长效聚合物具有选自范围约40,000-100,000或约40,000-80,000道尔顿的大小。在一个实施方案中，长效聚合物具有约40,000、50,000、60,000、70,000或80,000道尔顿的大小。合适的长效聚合物包括但不不限于葡聚糖、聚交酯、聚乙醇酸交酯、己内酯-基聚合物、聚(己内酯)、聚酸酐、聚胺、聚酰胺酯、聚原酸酯、聚对二氧杂环已酮、聚缩醛、聚缩酮、聚碳酸酯、聚磷酸酯、聚酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚原碳酸酯、聚膦腈、琥珀酸酯、聚(苹果酸)、聚(氨基酸)、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚羟基纤维素、多糖、甲壳素、壳聚糖、透明质酸和共聚物、三元共聚物及其混合物，和可生物降解的聚合物及其共聚物，包括己内酯-基聚合物、聚己内酯和包括聚对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物。在一个实施方案中，长效聚合物选自聚乙二醇、葡聚糖、聚乳酸、聚乙醇酸，以及乳酸和乙醇酸的共聚物，且在一个具体实施方案中，长效聚合物是聚乙二醇。在一个实施方案中，长效聚合物是聚乙二醇且连接至二肽元件的长效聚合物的组合分子量为约40,000-80,000道尔顿。
根据一个实施方案，提供包含结构U-J的自切割的二肽元件，其中U是氨基酸或羟酸且J是N-烷基化氨基酸。在一个实施方案中，一个或多个二肽元件通过酰胺键连接至肠降血糖素-胰岛素缀合物，所述酰胺键通过选自胰岛素组分的B链的N端氨基、肠降血糖素肽组分的N端或存在于缀合物中的氨基酸的侧链氨基的一个或多个氨基形成。根据一个实施方案，一个或多个二肽元件在选自缀合物的N端氨基或存在于对应于天然胰岛素的A19、B16或B25位的位置的4-氨基-苯丙氨酸残基的芳族胺的侧链氨基或单链胰岛素类似物的连接部分的氨基酸的侧链或缀合物的肠降血糖素肽或胰岛素肽组分的N端的氨基，连接至肠降血糖素-胰岛素缀合物。
在一个实施方案中，二肽前药元件包含式X的通用结构：
其中
R1、R2、R4和R8独立地选自H、C1-C18烷基、C2-C18烯基、(C1-C18烷基)OH、(C1-C18烷基)SH、(C2-C3烷基)SCH3、(C1-C4烷基)CONH2、(C1-C4烷基)COOH、(C1-C4烷基)NH2、(C1-C4烷基)NHC(NH2 +)NH2、(C0-C4烷基)(C3-C6环烷基)、(C0-C4烷基)(C2-C5杂环基)、(C0-C4烷基)(C6-C10 芳基)R7、(C1-C4烷基)(C3-C9杂芳基)和C1-C12烷基(W)C1-C12烷基，其中W为选自N、S和O的杂原子或者R1和R2与它们所连接的原子一起形成C3-C12环烷基或芳基；或者R4和R8与它们所连接的原子一起形成C3-C6环烷基；
R3选自C1-C18烷基、(C1-C18烷基)OH、(C1-C18烷基)NH2、(C1-C18烷基)SH、(C0-C4烷基)(C3-C6)环烷基、(C0-C4烷基)(C2-C5杂环基)、(C0-C4烷基)(C6-C10 芳基)R7和(C1-C4烷基)(C3-C9杂芳基)或者R4和R3与它们所连接的原子一起形成4、5或6元杂环；
R5为NHR6或OH；
R6为H或C1-C8烷基或者R6和R2与它们所连接的原子一起形成4、5或6元杂环；且
R7选自H和OH。在一个实施方案中，当前药元件连接至肠降血糖素-胰岛素缀合物的N端胺且R4和R3与它们所连接的原子一起形成4、5或6元杂环时，则R1和R2中的至少一个不是H。
根据一个实施方案，提供包含以下结构的increlin/胰岛素缀合物前药：A-B-C-Q；
其中Q是如本文公开的increlin胰岛素缀合物；
A为包含侧链、任选地(C1-C8烷基)NH2的氨基酸或羟酸，其中A的侧链共价连接至不可逆结合哺乳动物血浆蛋白(包括例如哺乳动物血清白蛋白)的部分。在一个实施方案中，A的侧链共价连接至酰基或烷基，所述酰基或烷基包括脂肪酸、胆酸、胆汁盐或胆汁酸的类固醇部分，其长度优选为至少18、19、20、21或22个碳。在一个实施方案中，A的侧链共价连接至C16-C30酰基或C16-C30烷基；
B为N-烷基化氨基酸；且
C为酰胺键、X70或X70X71，其中X70和X71为氨基酸，其独立地选自甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、半胱磺酸、高磺基丙氨酸、高谷氨酸、精氨酸、赖氨酸和组氨酸，其中A-B-C通过酰胺键经由Q的脂族氨基与Q连接。
任选地，A的侧链与酰基或烷基之间的连接通过间隔物，其中间隔物包含一个或两个带电氨基酸。根据一个实施方案，结构A-B-C通过酰胺键在脂族氨基处连接至Q，所述脂族氨基选自肠降血糖素肽、A链或B链的N端氨基酸上的α氨基或胰岛素肽的B3、B28或B29氨基酸的侧链上的脂族氨基。根据一个实施方案，B为用C1-C18烷基、C3-C18烯基、(C0-C4烷基)(C4-C6环烷基)、(C0-C4烷基)(C3-C5杂环基)或(C0-C4烷基)(C6-C10芳基)N-烷基化的氨基酸。
在另一个实施方案中，A-B-C包含以下结构：
R1为(C1-C6烷基)NH-R9或(C1-C6烷基)NH-S1-R9；
R2为H或C1-C6烷基；
R3选自C2-C4烷基、C3-C8烯基、(C0-C4烷基)(C4-C6环烷基)、(C0-C4烷基)(C3-C5杂环基)、(C0-C4烷基)(C6-C10芳基)和 (C1-C4烷基)(C6-C10杂芳基)或者R4和R3与它们所连接的原子一起形成4、5或6元杂环；
R4和R8独立地选自H、C1-C18烷基、C2-C18烯基、(C1-C18烷基)OH、(C1-C18烷基)SH、(C2-C3烷基)SCH3、(C1-C4烷基)CONH2、(C1-C4烷基)COOH、(C1-C4烷基)NH2、(C1-C4烷基)NHC(NH2 +)NH2、(C0-C4烷基)(C3-C6环烷基)、(C0-C4烷基)(C2-C5杂环基)、(C0-C4烷基)(C6-C10芳基)R7、(C1-C4烷基)(C3-C9杂芳基)和C1-C12烷基(W1)C1-C12烷基，其中W1为选自N、S和O的杂原子或者R4和R8与它们所连接的原子一起形成C3-C6环烷基；
R5为NHR6或OH；
R6为H或C1-C8烷基；
R7选自H, OH, C1-C18烷基, C2-C18烯基, (C0-C4烷基)NH2,和(C0-C4烷基)OH;
R9选自C18-C30酰基；
R10、R11、R12和R13独立地选自H、CH2、CHOH、CH2SH、(C1-C4烷基)COOH、(C1-C4烷基)NH2、(C1-C4烷基)NHC(NH2 +)NH2和CH2(C3-N2杂环基)；且
S1是由一个或两个带电氨基酸组成的间隔物，所述带电氨基酸选自天冬氨酸、谷氨酸、磺基丙氨酸、高磺基丙氨酸、高谷氨酸、精氨酸、赖氨酸和组氨酸，其中A-B-C通过酰胺键经由Q的脂族氨基与Q连接。在一个实施方案中，R1为(C1-C6烷基)NH-S1-R9；R3选自C2-C4烷基；R2、R4、R11和R13各自为H；R5为NH2；R8为H或C1-C8烷基；R9为C18-C30酰基；R10和R12独立地选自(C1-C4烷基)COOH, (C1-C4烷基)NH2和(C1-C4烷基)NHC(NH2 +)NH2；且S1为包含一个或两个带电氨基酸的间隔物，所述带电氨基酸选自天冬氨酸、谷氨酸、磺基丙氨酸、高磺基丙氨酸、高谷氨酸、精氨酸、赖氨酸和组氨酸。
在另一个实施方案中，如刚刚上面段落中公开的肽前药元件A-B-C经进一步修饰以防止肽前药元件在储存期间和施用于患者前切割。在一个实施方案中，肽前药元件的N端胺与部分连接，所述部分保持与N端结合，直到施用于患者。在一个实施方案中，式A-B-C-Q的胰岛素前药还包含通过A的N端胺与A连接的血清酶可切割部分。在一个实施方案中，酶可切割部分是由二肽基肽酶IV (DPP-IV)切割的肽，包括例如Arg-Pro、Lys-Pro或Glu-Pro的二肽。
胰高血糖素相关肽
申请人已发现已对胰高血糖素、GLP1和GIP受体改变活性的胰高血糖素的类似物。任何这些类似物(通常被称为肠降血糖素)可用作本文描述的缀合物中的胰高血糖素相关肽。更具体地，胰高血糖素相关肽可以是本文描述的1类、2类或3类胰高血糖素肽的任一种。
1类胰高血糖素相关肽
在某些实施方案中，胰高血糖素相关肽是1类胰高血糖素相关肽，其描述于本文和国际专利申请号PCT US2009/47437 (在2009年6月16日提交)和国际专利申请公开号WO 2008/086086 (在2008年7月17日公开)，其内容通过引用全文并入本文。
在以下涉及1类胰高血糖素相关肽的章节中提及的生物学序列(SEQ ID NO:801-915)对应于国际专利申请号PCT US2009/47437中的SEQ ID NO:1-115。
活性
1类胰高血糖素相关肽相对于天然胰高血糖素肽(SEQ ID NO:801)保留胰高血糖素受体活性。例如，胰高血糖素相关肽可保留天然胰高血糖素的至少10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、75%活性、80%活性、85%活性或90%活性(计算为胰高血糖素相关肽相比于胰高血糖素的EC50的反比，例如，如通过cAMP产生使用在实施例7中一般地描述的测定法所测定)。在某些实施方案中，1类胰高血糖素相关肽具有与胰高血糖素相同或比胰高血糖素更大的活性(与本文的术语“效力”同义地使用)。在一些实施方案中，本文描述的胰高血糖素相关肽显示不超过约100%、1000%、10,000%、100,000%或1,000,000%的天然胰高血糖素肽的活性。
改善的溶解度
天然胰高血糖素在水性溶液中，特别是在生理pH下显示差的溶解度，其随着时间推移具有聚集和沉淀的趋向。相反，在一些实施方案中，在25℃下24小时后，在6和8之间或6和9之间的pH，例如，在pH 7，与天然胰高血糖素相比，1类胰高血糖素相关肽显示至少2-倍、5-倍或甚至更高的溶解度。
因此，在一些实施方案中，1类胰高血糖素相关肽已经相对于His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu- Met-Asn-Thr (SEQ ID NO:801)的野生型肽进行修饰，以改善肽在水性溶液中，特别是在约5.5-约8.0的pH范围内的溶解度，同时保留天然肽的生物学活性。
例如，本文描述的任何1类胰高血糖素相关肽的溶解度可通过使亲水部分连接至肽而进一步改善。这样的基团的引入也增加作用的持续时间，例如如通过延长在循环中的半衰期所测量。亲水部分在本文被进一步描述。
用带电残基修饰
在一些实施方案中，通过用选自赖氨酸、精氨酸、组氨酸、天冬氨酸和谷氨酸的带电氨基酸置换天然非-带电氨基酸或通过将带电氨基酸添加至肽的氨基或羧基端，将电荷添加至1类胰高血糖素相关肽来改善溶解度。
根据一些实施方案，由于通过将带电氨基酸引入肽的C端部分和在一些实施方案中在SEQ ID NO:801的位置27的C端的位置的氨基酸置换和/或添加来修饰肽的事实，1类胰高血糖素相关肽具有改善的溶解度。任选地，1、2或3个带电氨基酸可被引入C端部分内，和在一些实施方案中引入位置27的C端。根据一些实施方案，在位置28和/或29的天然氨基酸用带电氨基酸置换，和/或1-3个带电氨基酸被添加至肽的C端，例如在位置27、28或29之后。在示例性实施方案中，1、2、3个或所有的带电氨基酸是带负电的。在其它实施方案中，1、2、3个或所有的带电氨基酸是带正电的。
在具体示例性实施方案中，1类胰高血糖素相关肽可包含任何一个或两个以下修饰：用E置换N28；用D置换N28；用D置换T29；用E置换T29；在位置27、28或29之后插入E；在位置27、28或29之后插入D。例如，D28E29、E28E29、E29E30、E28E30、D28E30。
根据一个示例性实施方案，1类胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:811的氨基酸序列或其相对于天然胰高血糖素含有1-3个另外的氨基酸修饰的类似物(本文相对于胰高血糖素激动剂所述)或其胰高血糖素激动剂类似物。SEQ ID NO:811表示修饰的1类胰高血糖素相关肽，其中在天然蛋白的位置28的天冬酰胺残基已用天冬氨酸置换。在另一个示例性实施方案中，1类胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:838的氨基酸序列，其中天然蛋白在位置28的天冬酰胺残基已用谷氨酸置换。其它示例性实施方案包括SEQ ID NO:824、825、826、833、835、836和837的1类胰高血糖素相关肽。
改善的稳定性
任何1类胰高血糖素相关肽可另外地显示改善的稳定性和/或减少的降解，例如，在25℃下24小时后保留至少95%的原始肽。1类胰高血糖素相关肽可包括改变其药物特性的另外的修饰，例如增加的效力，在循环中的延长的半衰期，增加的保质期，减少的沉淀或聚集，和/或减少的降解，例如，减少切割的发生或储存后的化学修饰。
在更进一步的示例性实施方案中，任何前述1类胰高血糖素相关肽可被进一步修饰，以通过修饰在SEQ ID NO:801的位置15的氨基酸来改善稳定性，以减少肽随时间推移的降解，尤其是在酸性或碱性缓冲液中。在示例性实施方案中，在位置15的Asp用Glu、高-Glu、磺基丙氨酸或高-磺基丙氨酸置换。
或者，本文描述的任何1类胰高血糖素相关肽可被进一步修饰，以通过修饰在SEQID NO:801的位置16的氨基酸来改善稳定性。在示例性实施方案中，在位置16的Ser用Thr或AIB置换或在本文关于1类胰高血糖素相关肽(其对胰高血糖素受体提高效力)描述的任何氨基酸置换。这样的修饰减少Asp15-Ser16之间的肽键的切割。
在一些实施方案中，本文描述的任何1类胰高血糖素相关肽可通过修饰位置20、21、24或27中的任何1、2、3个或所有4个来进一步修饰，以减少在各个氨基酸位置的降解。示例性实施方案包括用Ser、Thr、Ala或AIB置换在位置20的Gln，用Glu置换在位置21的Asp，用Ala或AIB置换在位置24的Gln，用Leu或Nle置换在位置27的Met。由于甲硫氨酸的氧化，除去或置换甲硫氨酸减少降解。由于Gln或Asn的脱酰胺作用，除去或置换Gln或Asn减少降解。除去或置换Asp减少降解，所述降解通过Asp的脱水以形成环状琥珀酰亚胺中间体、随后异构化为异-天冬氨酸而发生。
提高的效力
根据另一个实施方案，提供具有对胰高血糖素受体的提高效力的1类胰高血糖素相关肽，其中肽包含在天然胰高血糖素(SEQ ID NO:801)的位置16的氨基酸修饰。通过非限制性实例，这样的提高的效力可通过用谷氨酸或用另一个具有4个原子长度的侧链的带负电氨基酸或可替代地用任何一个谷氨酰胺、高谷氨酸或高磺基丙氨酸或具有含有至少一个杂原子(例如N、O、S、P)的侧链的带电氨基酸和用约4 (或3-5)个原子的侧链长度置换在位置16的天然存在的丝氨酸而提供。用谷氨酸置换在位置16的丝氨酸使对胰高血糖素受体的胰高血糖素活性提高至少2-倍、4-倍、5-倍和最多10-倍。在一些实施方案中，1类胰高血糖素相关肽保留对胰高血糖素受体相对于GLP-1受体的选择性，例如，至少5-倍、10-倍或15-倍选择性。
DPP-IV抗性
在一些实施方案中，本文公开的1类胰高血糖素相关肽在位置1或2被进一步修饰，以减少对二肽基肽酶IV切割的敏感性。更具体地，在一些实施方案中，1类胰高血糖素相关肽的位置1和/或位置2用本文描述的DPP-IV抗性氨基酸置换。在一些实施方案中，类似物肽的位置2用氨基异丁酸置换。在一些实施方案中，类似物肽的位置2用选自D-丝氨酸、D-丙氨酸、甘氨酸、N-甲基丝氨酸和ε-氨基丁酸的氨基酸置换。在另一个实施方案中，1类胰高血糖素相关肽的位置2用选自D-丝氨酸、甘氨酸和氨基异丁酸的氨基酸置换。在一些实施方案中，在位置2的氨基酸不是D-丝氨酸。
在胰高血糖素相关肽的位置1和/或位置2的氨基酸修饰后，胰高血糖素活性的减少可通过在胰高血糖素相关肽的C端部分(约氨基酸12-29)中的α-螺旋结构的稳定来恢复。α螺旋结构可通过，例如，共价或非-共价分子内桥(例如，在位置“i”和“i+4”的氨基酸侧链之间的内酰胺桥，其中i是12至25的整数)的形成，用α螺旋-稳定氨基酸(例如，α,α-二取代的氨基酸)置换和/或插入约位置12-29的氨基酸，来稳定，如本文进一步描述。
在位置3的修饰
胰高血糖素受体活性可通过在位置3的氨基酸修饰(根据野生型胰高血糖素的氨基酸编号)，例如用酸性、碱性或疏水性氨基酸置换在位置3的天然存在的谷氨酰胺而减少。例如在位置3用谷氨酸、鸟氨酸或正亮氨酸置换基本上减少或破坏胰高血糖素受体活性。
通过用如本文描述的谷氨酰胺类似物修饰在位置3的Gln，可实现对胰高血糖素受体的活性的维持或提高。例如，胰高血糖素激动剂可包含SEQ ID NO:863、SEQ ID NO:869、SEQ ID NO:870、SEQ ID NO:871、SEQ ID NO:872、SEQ ID NO:873和SEQ ID NO:874的氨基酸序列。
用C端酰胺和酯提高GLP-1活性
通过用电荷-中性基团诸如酰胺或酯置换C端氨基酸的羧酸来提供对GLP-1受体的提高的活性。相反，保留在肽的C端的天然羧酸维持1类胰高血糖素相关肽对胰高血糖素受体相比于对GLP-1受体的相对更大的选择性(例如，大于约5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20-倍)。
进一步的修饰和组合
可对1类胰高血糖素相关肽进行另外的修饰，其可进一步增加溶解度和/或稳定性和/或胰高血糖素活性。1类胰高血糖素相关肽可选地包含基本上不影响溶解度或稳定性且基本上不降低胰高血糖素活性的其它修饰。在示例性实施方案中，1类胰高血糖素相关肽可包含相对于天然胰高血糖素序列的总共最多11或最多12或最多13或最多14个氨基酸修饰。例如，保守的或非-保守的置换、添加或缺失可在任何位置2、5、7、10、11、12、13、14、17、18、19、20、21、24、27、28或29进行。
1类胰高血糖素相关肽的示例性修饰包括但不限于：
(a) 非-保守的置换、保守的置换、添加或缺失，同时保留至少部分胰高血糖素激动剂活性，例如，在2、5、7、10、11、12、13、14、16、17、18、19、20、21、24、27、28或29的一个或多个位置的保守的置换，用Val或Phe置换在位置10的Tyr，用Arg置换在位置12的Lys，用Ala置换这些位置的一个或多个；
(b) 缺失位置29和/或28，和任选位置27的氨基酸，同时保留至少部分胰高血糖素激动剂活性；
(c) 修饰在位置15的天冬氨酸，例如，通过用谷氨酸、高谷氨酸、磺基丙氨酸或高磺基丙氨酸置换，这可减少降解；或修饰在位置16的丝氨酸，例如，通过苏氨酸、AIB、谷氨酸的置换或用另一个具有4个原子长度的侧链的带负电氨基酸或可替代地用任何一个谷氨酰胺、高谷氨酸或高磺基丙氨酸置换，其同样可减少由于Asp15-Ser16键的切割引起的降解；
(d) 例如在位置16、17、20、21、24、29、40或在C端氨基酸添加亲水部分，诸如如本文描述的水溶性聚合物聚乙二醇，其可增加溶解性和/或半衰期；
(e) 修饰在位置27的甲硫氨酸，例如，通过用亮氨酸或正亮氨酸置换，以减少氧化性降解；
(f) 在位置20或24修饰Gln，例如通过用Ser、Thr、Ala或AIB置换，以减少通过Gln的脱酰胺作用发生的降解
(g) 修饰在位置21的Asp，例如通过用Glu置换，以减少通过Asp的脱水以形成环状琥珀酰亚胺中间体，随后异构化为异-天冬氨酸而发生的降解；
(h) 如本文描述的在位置1或2的修饰，其改善对DPP-IV切割的抗性，任选地与在位置“i”和“i+4”之间的分子内桥诸如内酰胺桥组合，其中i是12-25，例如，12、16、20、24的整数；
(i) 酰化或烷基化如本文描述的胰高血糖素相关肽，其可增加对胰高血糖素受体和/或GLP-1受体的活性，增加在循环中的半衰期和/或延长作用的持续时间和/或延迟作用的发作，任选地与添加亲水部分组合，另外地或可替代地，任选地与选择性减少对GLP-1肽的活性的修饰组合，例如，在位置7的Thr的修饰，诸如用缺乏羟基的氨基酸(例如，Abu或Ile)置换在位置7的Thr；缺失在位置27的氨基酸的C端的氨基酸(例如，缺失在位置28和29的一个或两个氨基酸，产生长度为27或28个氨基酸的肽)；
(j) 如本文描述的C端延伸；
(k) 如本文描述的同源二聚化或异源二聚化；和
(a)至(k)的组合。
在一些实施方案中，1类胰高血糖素相关肽的示例性修饰包括至少一个选自组A的氨基酸修饰和一个或多个选自组B和/或组C的氨基酸修饰，其中组A是：
用带电氨基酸置换位置28的Asn；
用选自Lys、Arg、His、Asp、Glu、磺基丙氨酸和高磺基丙氨酸的带电氨基酸置换位置28的Asn；
在位置28用Asn、Asp或Glu置换；
在位置28用Asp置换；
在位置28用Glu置换；
用带电氨基酸置换位置29的Thr；
用选自Lys、Arg、His、Asp、Glu、磺基丙氨酸和高磺基丙氨酸的带电氨基酸置换位置29的Thr；
在位置29用Asp、Glu或Lys置换；
在位置29用Glu置换；
在位置29之后插入1-3个带电氨基酸；
在位置29之后插入Glu或Lys；
在位置29之后插入Gly-Lys或Lys-Lys；
或其组合；
其中组B是：
用Glu置换位置15的Asp；
用Thr或AIB置换位置16的Ser；
且其中组C是：
用非-天然氨基酸置换位置1的His，其降低胰高血糖素相关肽对二肽基肽酶IV (DPP-IV)切割的敏感性，
用非-天然氨基酸置换位置2的Ser，其降低胰高血糖素相关肽对二肽基肽酶IV (DPP-IV)切割的敏感性，
用Arg置换位置12的Lys；
用Ser、Thr、Ala或AIB置换位置20的Gln；
用Glu置换位置21的Asp；
用Ser、Thr、Ala或AIB置换位置24的Gln；
用Leu或Nle置换位置27的Met；
缺失位置27-29的氨基酸；
缺失位置28-29的氨基酸；
缺失位置29的氨基酸；
或其组合。
在示例性实施方案中，用Arg置换位置12的Lys。在其它示例性实施方案中，位置29和/或28和任选地位置27的氨基酸缺失。
在一些具体实施方案中，胰高血糖素相关肽包含(a) 在位置1和/或2赋予DPP-IV抗性的氨基酸修饰，例如，用DMIA在位置1或AIB在位置2置换，(b) 在位置12-29内，例如在位置16和20的分子内桥或在位置16、20、21和24的氨基酸用α,α二取代的氨基酸的一个或多个置换，任选地(c) 连接至亲水部分诸如PEG，例如，通过Cys在位置24、29或在C端氨基酸，任选地(d) 用例如Nle置换Met的在位置27的氨基酸修饰，任选地(e) 在位置20、21和24减少降解的氨基酸修饰，和任选地(f) 连接至SEQ ID NO:820。在某些实施方案中，当胰高血糖素相关肽连接至SEQ ID NO:820时，在位置29的氨基酸是Thr或Gly。在其它具体实施方案中，胰高血糖素相关肽包含(a) Asp28Glu29或Glu28Glu29或Glu29Glu30或Glu28Glu30或Asp28Glu30，和任选地(b) 用例如Thr或AIB置换Ser的在位置16的氨基酸修饰，和任选地(c) 用例如Nle置换Met的在位置27的氨基酸修饰，和任选地(d) 在位置20、21和24减少降解的氨基酸修饰。在具体实施方案中，胰高血糖素相关肽是T16、A20、E21、A24、Nle27、D28、E29。
在一些实施方案中，1类胰高血糖素相关肽包含氨基酸序列：
X1-X2-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Z1 (SEQ ID NO:839)，对其具有1-3个氨基酸修饰，
其中X1和/或X2是一种减少胰高血糖素相关肽对二肽基肽酶IV (DPP-IV)切割的敏感性(或增加胰高血糖素相关肽对二肽基肽酶IV切割的抗性)的非-天然氨基酸，其中Z1选自-COOH (天然存在的C端羧酸酯)、-Asn-COOH、Asn-Thr-COOH和Y-COOH，其中Y是1-2个氨基酸，且其中分子内桥，优选地共价键，连接在位置i的氨基酸和在位置i+4的氨基酸的侧链，其中i是12、16、20或24。
在一些实施方案中，分子内桥是内酰胺桥。在一些实施方案中，在SEQ ID NO:839的位置i和i+4的氨基酸是Lys和Glu，例如，Glu16和Lys20。在一些实施方案中，X1选自：D-His、N-甲基-His、α-甲基-His、咪唑乙酸、脱-氨基-His、羟基-His、乙酰基-His、高-His和α,α-二甲基咪唑乙酸(DMIA)。在其它实施方案中，X2选自：D-Ser、D-Ala、Gly、N-甲基-Ser、Val和α,氨基异丁酸(AIB)。在一些实施方案中，胰高血糖素相关肽在任何氨基酸位置16、17、20、21、24、29、40、在C端延伸内、或在C端氨基酸共价连接至亲水部分。在示例性实施方案中，这种亲水部分在任何这些位置共价连接至Lys、Cys、Orn、高半胱氨酸或乙酰基-苯丙氨酸残基。示例性亲水部分包括，例如，约1,000道尔顿-约40,000道尔顿或约20,000道尔顿-约40,000道尔顿的分子量的聚乙二醇(PEG)。
在其它实施方案中，I型胰高血糖素相关肽包含氨基酸序列：X1-X2-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Z1 (SEQ ID NO:839)，其中X1和/或X2是一种减少胰高血糖素相关肽对二肽基肽酶IV (DPP-IV)切割的敏感性(或增加胰高血糖素相关肽对二肽基肽酶IV (DPP-IV)切割的抗性)的非-天然氨基酸，其中胰高血糖素相关肽的位置16、20、21和24的1、2、3、4或更多个位置用α,α-二取代的氨基酸置换，且其中Z1选自-COOH (天然存在的C端羧酸酯)、-Asn-COOH、Asn-Thr-COOH和Y-COOH，其中Y是1-2个氨基酸。
对前述1类胰高血糖素相关肽或类似物的其它示例性氨基酸修饰包括用缺乏羟基的氨基酸(例如，氨基丁酸(Abu)、Ile)置换位置7的Thr，任选地，与包含共价(任选地, 通过间隔物)连接至酰基或烷基的侧链的氨基酸置换或添加组合，所述酰基或烷基对于天然存在的氨基酸是非-天然的，用Arg置换位置12的Lys；用Glu置换位置15的Asp；用Thr或AIB置换位置16的Ser；用Ser、Thr、Ala或AIB置换位置20的Gln；用Glu置换位置21的Asp；用Ser、Thr、Ala或AIB置换位置24的Gln；用Leu或Nle置换位置27的Met；用带电氨基酸置换位置28的Asn；用选自Lys、Arg、His、Asp、Glu、磺基丙氨酸，和高磺基丙氨酸的带电氨基酸置换位置28的Asn；用Asn、Asp或Glu在位置28置换；用Asp在位置28置换；用Glu在位置28置换；用带电氨基酸置换位置29的Thr；用选自Lys、Arg、His、Asp、Glu、磺基丙氨酸，和高磺基丙氨酸的带电氨基酸置换位置29的Thr；在位置29用Asp、Glu或Lys置换；在位置29用Glu置换；在位置29之后插入1-3个带电氨基酸；在位置30 (即，在位置29之后)插入Glu或Lys；任选地在位置31插入Lys；添加SEQ ID NO:820至C端，任选地，其中在位置29的氨基酸是Thr或Gly；共价连接至亲水部分的氨基酸置换或添加；或其组合。
以上关于1类胰高血糖素激动剂所述的增加胰高血糖素受体活性，保留部分胰高血糖素受体活性，改善溶解度，增加稳定性或减少降解的的任何修饰可单独地或组合应用于1类胰高血糖素相关肽。
1类胰高血糖素相关肽的实施方案的实例
根据一些实施方案，SEQ ID NO:801的天然胰高血糖素肽通过用带负电氨基酸(例如，天冬氨酸或谷氨酸)置换在位置28和/或29的天然氨基酸和任选地添加带负电氨基酸(例如，天冬氨酸或谷氨酸)至肽的羧基端来修饰。在一个替代实施方案中，SEQ ID NO:801的天然胰高血糖素肽通过用带正电氨基酸(例如，赖氨酸、精氨酸或组氨酸)置换在位置29的天然氨基酸和任选地添加一个或两个带正电氨基酸(例如，赖氨酸、精氨酸或组氨酸)在肽的羧基端上来修饰。根据一些实施方案，提供具有改善的溶解度和稳定性的胰高血糖素类似物，其中类似物包含SEQ ID NO:834的氨基酸序列，条件是至少一个在位置28或29的氨基酸用酸性氨基酸置换和/或另外的酸性氨基酸被添加至SEQ ID NO:834的羧基端。在某些实施方案中，酸性氨基酸独立地选自Asp、Glu、磺基丙氨酸和高磺基丙氨酸。
根据一些实施方案，提供具有改善溶解度和稳定性的胰高血糖素激动剂，其中激动剂包含SEQ ID NO:833的氨基酸序列，其中在位置27、28或29的至少一个氨基酸用非-天然氨基酸残基置换(即存在于类似物的位置27、28或29的至少一个氨基酸是不同于存在于SEQ ID NO:801的对应位置的氨基酸的酸性氨基酸)。根据一些实施方案，提供包含序列SEQID NO:833的胰高血糖素激动剂，条件是当在位置28的氨基酸是天冬酰胺且在位置29的氨基酸是苏氨酸时，所述肽还包含1-2个添加至胰高血糖素相关肽的羧基端的独立地选自Lys、Arg、His、Asp或Glu的氨基酸。根据一些实施方案，存在于天然肽的位置27的甲硫氨酸残基被改变为亮氨酸或正亮氨酸以防止肽的氧化降解。
在一些实施方案中，提供SEQ ID NO:833的胰高血糖素类似物，其中1-6个选自类似物的位置1、2、5、7、10、11、12、13、14、16、17、18、19、20、21或24的氨基酸不同于SEQ IDNO:801的对应的氨基酸。根据另一个实施方案，提供SEQ ID NO:833的胰高血糖素类似物，其中1-3个选自类似物的位置1、2、5、7、10、11、12、13、14、16、17、18、19、20、21或24的氨基酸不同于SEQ ID NO:801的对应的氨基酸。在另一个实施方案中，提供SEQ ID NO:807、SEQ IDNO:808或SEQ ID NO:834的胰高血糖素类似物，其中1-2个选自类似物的位置1、2、5、7、10、11、12、13、14、16、17、18、19、20、21或24的氨基酸不同于SEQ ID NO:801的对应的氨基酸，且在进一步实施方案中，那些1-2个不同的氨基酸表示相对于存在于天然序列(SEQ ID NO:801)中的氨基酸的保守的氨基酸置换。在一些实施方案中，提供SEQ ID NO:811或SEQ IDNO:813的胰高血糖素相关肽，其中胰高血糖素相关肽还包含选自位置2、5、7、10、11、12、13、14、16、17、18、19、20、21、24、27或29的位置的1、2或3个氨基酸置换。在某些实施方案中，在位置2、5、7、10、11、12、13、14、16、17、18、19、20、27或29的置换是保守的氨基酸置换。
在一些实施方案中，提供包含SEQ ID NO:801的类似物肽的胰高血糖素激动剂，其中类似物通过具有不同于位置2的丝氨酸的氨基酸和通过具有置换位置28或29的天然氨基酸的酸性氨基酸或将酸性氨基酸添加至SEQ ID NO:801的肽羧基端而不同于SEQ ID NO:801。在一些实施方案中，酸性氨基酸是天冬氨酸或谷氨酸。在一些实施方案中，提供SEQ IDNO:809、SEQ ID NO:812、SEQ ID NO:813或SEQ ID NO:832的胰高血糖素类似物，其中类似物通过在位置2的置换而不同于母体分子。更具体地，类似物肽的位置2用选自D-丝氨酸、丙氨酸、D-丙氨酸、甘氨酸、n-甲基丝氨酸和氨基异丁酸的氨基酸置换。
在另一个实施方案中，提供包含SEQ ID NO:801的类似物肽的胰高血糖素激动剂，其中类似物通过具有在位置1的除组氨酸以外的氨基酸和通过具有置换位置28或29的天然氨基酸的酸性氨基酸或将酸性氨基酸添加至SEQ ID NO:801的肽的羧基端而不同于SEQ IDNO:801。在一些实施方案中，酸性氨基酸是天冬氨酸或谷氨酸。在一些实施方案中，提供SEQID NO:809、SEQ ID NO:812、SEQ ID NO:813或SEQ ID NO:832的胰高血糖素类似物，其中类似物通过在位置1的置换而不同于母体分子。更具体地，类似物肽的位置1用选自DMIA、D-组氨酸、脱氨基组氨酸、羟基-组氨酸、乙酰基-组氨酸和高-组氨酸的氨基酸置换。
根据一些实施方案，修饰的胰高血糖素相关肽包含选自SEQ ID NO:809、SEQ IDNO:812、SEQ ID NO:813和SEQ ID NO:832的序列。在进一步实施方案中，提供包含序列SEQID NO:809、SEQ ID NO:812、SEQ ID NO:813或SEQ ID NO:832的胰高血糖素相关肽，所述序列还包含1-2个添加至SEQ ID NO:809、SEQ ID NO:812、SEQ ID NO:813或SEQ ID NO:832的C端的氨基酸，其中另外的氨基酸独立地选自Lys、Arg、His、Asp Glu、磺基丙氨酸或高磺基丙氨酸。在一些实施方案中，添加至羧基端的另外的氨基酸选自Lys、Arg、His、Asp或Glu或在进一步的实施方案中，另外的氨基酸是Asp或Glu。
在另一个实施方案中，胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:7或其胰高血糖素激动剂类似物的序列。在一些实施方案中，所述肽包含选自SEQ ID NO:808、SEQ ID NO:810、SEQID NO:811、SEQ ID NO:812和SEQ ID NO:813的序列。在另一个实施方案中，肽包含选自SEQID NO:808、SEQ ID NO:810和SEQ ID NO:811的序列。在一些实施方案中，胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:808、SEQ ID NO:810和SEQ ID NO:811的序列，所述序列还包含另外的添加至胰高血糖素相关肽的C端的选自Asp和Glu的氨基酸。在一些实施方案中，胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:811或SEQ ID NO:813的序列，且在进一步实施方案中，胰高血糖素相关肽包含序列SEQ ID NO:811。
根据一些实施方案，提供包含修饰的胰高血糖素相关肽的胰高血糖素激动剂，所述胰高血糖素相关肽选自：
，
其中在位置15的Xaa是Asp、Glu、磺基丙氨酸、高谷氨酸或高磺基丙氨酸，在位置28的Xaa是Asn或酸性氨基酸且在位置29的Xaa是Thr或酸性氨基酸且R是酸性氨基酸、COOH或CONH2，条件是酸性酸残基存在于位置28、29或30之一。在一些实施方案中，R是COOH，且在另一个实施方案中，R是CONH2。
本发明也涵盖胰高血糖素融合肽，其中第二肽已融合至胰高血糖素相关肽的C端，以提高胰高血糖素相关肽的溶解度和稳定性。更具体地，融合胰高血糖素相关肽可包含含有以下胰高血糖素相关肽的胰高血糖素激动剂类似物：NH2-His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Xaa-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Xaa-Xaa-Xaa-R(SEQ ID NO:834)，其中R是酸性氨基酸或键和连接至胰高血糖素相关肽的羧基端氨基酸的SEQ ID NO:820 (GPSSGAPPPS)、SEQ ID NO:821 (KRNRNNIA)或SEQ IDNO:822 (KRNR)的氨基酸序列。在一些实施方案中，胰高血糖素相关肽选自SEQ ID NO:833、SEQ ID NO:807或SEQ ID NO:808，其还包含连接至胰高血糖素相关肽的羧基端氨基酸的SEQ ID NO:820 (GPSSGAPPPS)、SEQ ID NO:821 (KRNRNNIA)或SEQ ID NO:822 (KRNR)的氨基酸序列。在一些实施方案中，胰高血糖素融合肽包含SEQ ID NO:802、SEQ ID NO:803、SEQID NO:804、SEQ ID NO:805和SEQ ID NO:806或其胰高血糖素激动剂类似物，其还包含连接至胰高血糖素相关肽的氨基酸29的SEQ ID NO:820 (GPSSGAPPPS)、SEQ ID NO:821(KRNRNNIA)或SEQ ID NO:822 (KRNR)的氨基酸序列。根据一些实施方案，融合肽还包含在位置16、17、21、24、29、在C端延伸内或在C端氨基酸连接至氨基酸的PEG链，其中PEG链选自500-40,000道尔顿的范围。在一些实施方案中，SEQ ID NO:820 (GPSSGAPPPS)、SEQ ID NO:821 (KRNRNNIA)或SEQ ID NO:822 (KRNR)的氨基酸序列通过肽键结合至胰高血糖素相关肽的氨基酸29。在一些实施方案中，胰高血糖素融合肽的胰高血糖素相关肽部分包含选自SEQ ID NO:810、SEQ ID NO:811和SEQ ID NO:813的序列。在一些实施方案中，胰高血糖素融合肽的胰高血糖素相关肽部分包含SEQ ID NO:811或SEQ ID NO:813的序列，其中PEG链分别在位置21、24、29、在C端延伸内或在C端氨基酸被连接。
在另一个实施方案中，融合肽的胰高血糖素相关肽序列包含SEQ ID NO:811的序列，其还包含连接至胰高血糖素相关肽的氨基酸29的SEQ ID NO:820 (GPSSGAPPPS)、SEQID NO:821 (KRNRNNIA)或SEQ ID NO:822 (KRNR)的氨基酸序列。在一些实施方案中，胰高血糖素融合肽包含选自SEQ ID NO:824、SEQ ID NO:825和SEQ ID NO:826的序列。通常，本发明的融合肽将具有带标准羧酸基团的C端氨基酸。然而，那些序列的类似物(其中C端氨基酸具有置换羧酸的酰胺)也作为实施方案被涵盖在内。根据一些实施方案，融合胰高血糖素相关肽包含选自SEQ ID NO:810、SEQ ID NO:811和SEQ ID NO:813的胰高血糖素激动剂类似物，其还包含连接至胰高血糖素相关肽的氨基酸29的SEQ ID NO:823 (GPSSGAPPPS-CONH2)的氨基酸序列。
可进一步修饰本发明的胰高血糖素激动剂，以改善肽在水性溶液中的溶解度和稳定性，同时保留胰高血糖素相关肽的生物学活性。根据一些实施方案，预期在一个或多个选自SEQ ID NO:811的肽的位置16、17、20、21、24和29的位置引入亲水基团或其胰高血糖素激动剂类似物，以改善pH稳定的胰高血糖素类似物的溶解度和稳定性。更具体地，在一些实施方案中，SEQ ID NO:810、SEQ ID NO:811、SEQ ID NO:813或SEQ ID NO:832的胰高血糖素相关肽被修饰以包含一个或多个共价连接存在于胰高血糖素相关肽的位置21和24的氨基酸侧链的亲水基团。
根据一些实施方案，SEQ ID NO:811的胰高血糖素相关肽被修饰以含有在位置16、17、20、21、24和/或29的一个或多个氨基酸置换，其中天然氨基酸用具有适合于与亲水部分(包括例如，PEG)交联的侧链的氨基酸置换。天然肽可用天然存在的氨基酸或合成(非-天然存在的)氨基酸置换。合成或非-天然存在的氨基酸是指天然不出现在体内，但却可并入本文描述的肽结构中的氨基酸。
在一些实施方案中，提供SEQ ID NO:810、SEQ ID NO:811或SEQ ID NO:813的胰高血糖素激动剂，其中天然胰高血糖素肽序列已被修饰为在位置16、17、21、24、29、在天然序列的C端延伸内或在C端氨基酸的至少一个位置含有天然存在的或合成的氨基酸，其中氨基酸置换还包含亲水部分。在一些实施方案中，所述置换在位置21或24，且在进一步实施方案中，亲水部分是PEG链。在一些实施方案中，SEQ ID NO:811的胰高血糖素相关肽用至少一个半胱氨酸残基置换，其中半胱氨酸残基的侧链用硫醇反应性试剂，包括例如，马来酰亚胺基、乙烯基砜、2-吡啶基硫基、卤代烷基和卤代酰基进一步修饰。这些硫醇反应性试剂可含有羧基、酮基、羟基和醚基以及其它亲水部分诸如聚乙二醇单位。在一个替代实施方案中，天然胰高血糖素肽用赖氨酸置换，且置换赖氨酸残基的侧链使用胺反应性试剂诸如亲水部分(诸如聚乙二醇)的羧酸或醛的活性酯(琥珀酰亚胺基、酐等)进一步修饰。在一些实施方案中，胰高血糖素相关肽选自SEQ ID NO:814、SEQ ID NO:815、SEQ ID NO:816、SEQ ID NO:817、SEQ ID NO:818和SEQ ID NO:819。
根据一些实施方案，聚乙二醇化的胰高血糖素相关肽包含两个或更多个共价连接至胰高血糖素相关肽的聚乙二醇链，其中胰高血糖素链的总分子量为约1,000-约5,000道尔顿。在一些实施方案中，聚乙二醇化的胰高血糖素激动剂包含SEQ ID NO:806的肽，其中PEG链共价连接至位置21和位置24的氨基酸残基，且其中两条PEG链的合并的分子量为约1,000-约5,000道尔顿。在另一个实施方案中，聚乙二醇化的胰高血糖素激动剂包含SEQ IDNO:806的肽，其中PEG链共价连接至位置21和位置24的氨基酸残基，且其中两条PEG链的合并的分子量为约5,000-约20,000道尔顿。
聚乙二醇链可以呈直链的形式或其可以是分支的。根据一些实施方案，聚乙二醇链具有选自范围约500-约40,000道尔顿的平均分子量。在一些实施方案中，聚乙二醇链具有选自范围约500-约5,000道尔顿的分子量。在另一个实施方案中，聚乙二醇链具有约20,000-约40,000道尔顿的分子量。
上述任何胰高血糖素相关肽可被进一步修饰以包括在胰高血糖素相关肽的C端部分(氨基酸位置12-29)内的共价或非-共价分子内桥或α螺旋-稳定氨基酸。根据一些实施方案，胰高血糖素相关肽包含以上讨论的任何一个或多个修饰，除了用α,α-二取代的氨基酸(例如，AIB)在位置16、20、21或24 (或其组合)的氨基酸置换外。根据另一个实施方案，除了分子内桥(例如，在胰高血糖素相关肽的位置16和20的氨基酸侧链之间的内酰胺)外，胰高血糖素相关肽还包含以上讨论的任何一个或多个修饰。
根据一些实施方案，胰高血糖素相关肽包含氨基酸序列SEQ ID NO:877，其中在位置3的Xaa是包含结构I、II或III的侧链的氨基酸：
结构I
结构II
结构III
其中R1是C0-3烷基或C0-3杂烷基；R2是NHR4或C1-3烷基；R3是C1-3烷基；R4是H或C1-3烷基；X是NH、O或S；且Y是NHR4、SR3或OR3。在一些实施方案中，X是NH或Y是NHR4。在一些实施方案中，R1是C0-2烷基或C1杂烷基。在一些实施方案中，R2是NHR4或C1烷基。在一些实施方案中，R4是H或C1烷基。在示例性实施方案中，提供包含结构I的侧链的氨基酸，其中，R1是CH2-S，X是NH，且R2是CH3 (乙酰氨基甲基-半胱氨酸、C(Acm))；R1是CH2，X是NH，且R2是CH3 (乙酰基二氨基丁酸、Dab(Ac))；R1是C0烷基，X是NH，R2是NHR4，且R4是H (氨基甲酰基二氨基丙酸、Dap(脲))；或R1是CH2-CH2，X是NH，且R2是CH3 (乙酰基鸟氨酸、Orn(Ac))。在示例性实施方案中，提供包含结构II的侧链的氨基酸，其中R1是CH2，Y是NHR4，且R4是CH3 (甲基谷氨酰胺，Q(Me))；在示例性实施方案中，提供包含结构III的侧链氨基酸，其中，R1是CH2且R4是H (甲硫氨酸-亚砜，M(O))；在具体实施方案中，在位置3的氨基酸用Dab(Ac)置换。例如，胰高血糖素激动剂可包含SEQ ID NO:863、SEQ ID NO:869、SEQ ID NO:871、SEQ ID NO:872、SEQ ID NO:873和SEQID NO:874的氨基酸序列。
在某些实施方案中，胰高血糖素相关肽是SEQ ID NO:877的胰高血糖素相关肽的类似物。在具体方面，类似物包含本文描述的任何氨基酸修饰，包括，但不限于：用带电氨基酸置换位置28的Asn；用选自Lys、Arg、His、Asp、Glu、磺基丙氨酸和高磺基丙氨酸的带电氨基酸置换位置28的Asn；在位置28用Asn、Asp或Glu置换；在位置28用Asp置换；在位置28用Glu置换；用带电氨基酸置换位置29的Thr；用选自Lys、Arg、His、Asp、Glu、磺基丙氨酸和高磺基丙氨酸的带电氨基酸置换位置29的Thr；在位置29用Asp、Glu或Lys置换；在位置29用Glu置换；在位置29之后插入1-3个带电氨基酸；在位置29之后插入Glu或Lys；在位置29之后插入Gly-Lys或Lys-Lys；和其组合。
在某些实施方案中，SEQ ID NO:877的胰高血糖素相关肽的类似物包含在位置16、20、21和24中的1、2、3个或所有的α,α-二取代的氨基酸，诸如AIB。在某些实施方案中，SEQID NO:877的胰高血糖素相关肽的类似物包含以下中的一个或多个：用非-天然氨基酸置换位置1的His，其降低胰高血糖素相关肽对被二肽基肽酶IV (DPP-IV)切割的敏感性，用非-天然氨基酸置换位置2的Ser，其降低胰高血糖素相关肽对被二肽基肽酶IV (DPP-IV)切割的敏感性，用缺乏羟基的氨基酸(例如，Abu或Ile)置换在位置7的Thr；用Phe或Val置换位置10的Tyr；用Arg置换位置12的Lys；用Glu置换在位置15的Asp，用Thr或AIB置换在位置16的Ser；用Ala或AIB置换位置20的Gln；用Glu置换位置21的Asp；用Ala或AIB置换位置24的Gln；用Leu或Nle置换位置27的Met；在位置27-29缺失氨基酸；在位置28-29缺失氨基酸；在位置29缺失氨基酸；添加SEQ ID NO:820的氨基酸序列至C端，其中在位置29的氨基酸是Thr或Gly或其组合。
根据具体实施方案，胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:862-867和869-874的任一个的氨基酸序列。在一些实施方案中，包含SEQ ID NO:877的胰高血糖素相关肽的类似物包含亲水部分，例如，PEG，其共价连接至16、17、20、21、24和29的任何位置或在C端氨基酸的氨基酸。
在某些实施方案中，包含SEQ ID NO:877的胰高血糖素相关肽的类似物包含含有任选地通过间隔物共价连接至酰基或烷基的侧链的氨基酸，所述酰基或烷基对于天然存在的氨基酸是非-天然的。在一些实施方案中，酰基是C4-C30脂肪酰基。在其它实施方案中，烷基是C4-C30烷基。在具体方面，酰基或烷基共价连接至位置10的氨基酸侧链。在一些实施方案中，在位置7的氨基酸是Ile或Abu。
胰高血糖素激动剂可以是包含SEQ ID NO:801-919的任何氨基酸序列的肽，其任选地具有保留胰高血糖素激动剂活性的最多1、2、3、4或5个另外的修饰。在某些实施方案中，胰高血糖素激动剂包含SEQ ID NO:859-919的任意的氨基酸。
2类胰高血糖素相关肽
在某些实施方案中，胰高血糖素相关肽是2类胰高血糖素相关肽，其描述于本文和国际专利申请号PCT US2009/47447 (于2009年6月16日提交)、美国临时申请号61/090,448，和美国申请号61/151,349，其内容通过引用全文并入本文。在以下章节提及的涉及2类胰高血糖素相关肽的生物学序列(SEQ ID NO:1001-1262)对应于国际专利申请号PCT US2009/47447中的SEQ ID NO:1-262。
活性
天然胰高血糖素不激活GIP受体，且通常对GLP-1受体具有天然-GLP-1的约1%活性。本文描述的天然胰高血糖素序列的修饰产生2类胰高血糖素相关肽，其可显示相当于或优于天然胰高血糖素(SEQ ID NO:1001)的活性的有效胰高血糖素活性，相当于或优于天然GIP(SEQ ID NO:1004)的活性的有效GIP活性，和/或相当于或优于天然GLP-1的活性的有效GLP-1活性。在这方面，2类胰高血糖素相关肽可以是胰高血糖素/GIP共激动剂、胰高血糖素/GIP/GLP-1三重-激动剂、GIP/GLP-1共激动剂或GIP激动剂胰高血糖素相关肽之一，如本文进一步描述。
在一些实施方案中，本文描述的2类胰高血糖素相关肽显示对于GIP受体激活活性约100 nM或更少或约75、50、25、10、8、6、5、4、3、2或1 nM或更少的EC50。在一些实施方案中，2类胰高血糖素相关肽显示对于胰高血糖素受体激活约100 nM或更少或约75、50、25、10、8、6、5、4、3、2或1 nM或更少的EC50。在一些实施方案中，2类胰高血糖素相关肽显示对于GLP-1受体激活约100 nM或更少或约75、50、25、10、8、6、5、4、3、2或1 nM或更少的EC50。受体激活可通过测定在过表达受体的HEK293细胞中的cAMP引入的体外测定法测定，例如如在实施例7中所述，测定与编码受体的DNA和连接至cAMP反应元件的荧光素酶基因的共转染的HEK293细胞。
在一些实施方案中，2类胰高血糖素相关肽显示对胰高血糖素受体和GIP受体两者(“胰高血糖素/GIP共激动剂”)的活性。与GIP受体相比，这些2类胰高血糖素相关肽已经丢失对于胰高血糖素受体的天然胰高血糖素的选择性。在一些实施方案中，2类胰高血糖素相关肽对GIP受体的EC50与其对胰高血糖素受体的EC50相比不超过约50-倍、40-倍、30-倍或20-倍(更高或更低)。在一些实施方案中，2类胰高血糖素相关肽的GIP效力与其胰高血糖素效力相比不超过约500-、450-、400-、350-、300-、250-、200-、150-、100-、75-、50-、25-、20-、15-、10-或5-倍不同(更高或更低)。在一些实施方案中，2类胰高血糖素相关肽对GIP受体的EC50除以2类胰高血糖素相关肽对胰高血糖素受体的EC50的比率少于约100、75、60、50、40、30、20、15、10或5。在一些实施方案中，已例如通过在位置7的氨基酸修饰，缺失C端氨基酸至位置27或28的氨基酸，产生27-或28-氨基酸肽或其组合，显著减少或破坏GLP-1活性。
在另一个方面，2类胰高血糖素相关肽对胰高血糖素、GIP和GLP-1受体显示活性(“胰高血糖素/GIP/GLP-1三重-激动剂”)。与GLP-1和GIP受体两者相比，这些2类胰高血糖素相关肽已丢失天然胰高血糖素对胰高血糖素受体的选择性。在一些实施方案中，2类胰高血糖素相关肽对GIP受体的EC50与其各自对胰高血糖素和GLP-1受体的EC50相比不超过约50-倍、40-倍、30-倍或20-倍不同(更高或更低)。在一些实施方案中，2类胰高血糖素相关肽的GIP效力与其胰高血糖素和GLP-1效力相比不超过约500-、450-、400-、350-、300-、250-、200-、150-、100-、75-、50-、25-、20-、15-、10-或5-倍不同(更高或更低)。在一些实施方案中，该三重-激动剂对GIP受体的EC50除以该三重-激动剂对GLP-1受体的EC50的比率少于约100、75、60、50、40、30、20、15、10或5。
在另一个方面，2类胰高血糖素相关肽对GLP-1和GIP受体显示活性，但其中胰高血糖素活性，已例如通过在位置3的氨基酸修饰被显著减少或破坏(“GIP/GLP-1共激动剂”)。例如，在该位置用酸性、碱性或疏水性氨基酸(谷氨酸、鸟氨酸、正亮氨酸)的置换减少胰高血糖素活性。在一些实施方案中，胰高血糖素相关肽对GIP受体的EC50与其对GLP-1受体的EC50相比不超过约50-倍、40-倍、30-倍或20-倍不同(更高或更低)。在一些实施方案中，2类胰高血糖素相关肽的GIP效力与其GLP-1效力相比不超过约25-、20-、15-、10-或5-倍不同(更高或更低)。在一些实施方案中，这些2类胰高血糖素相关肽具有约10%或更少的天然胰高血糖素对胰高血糖素受体的活性，例如约1-10%或约0.1-10%或大于约0.1%但少于约10%。在一些实施方案中，2类胰高血糖素相关肽对GIP受体的EC50除以2类胰高血糖素相关肽对GLP-1受体的EC50的比率少于约100、75、60、50、40、30、20、15、10或5，且不少于1。在一些实施方案中，2类胰高血糖素相关肽的GIP效力与2类胰高血糖素相关肽GLP-1效力相比的比率少于约100、75、60、50、40、30、20、15、10或5，且不少于1。
在进一步方面，2类胰高血糖素相关肽对GIP受体显示活性，其中胰高血糖素和GLP-1活性已例如，通过在位置3用Glu的氨基酸修饰和位置7用Ile的氨基酸修饰而被显著减少或破坏(“GIP激动剂胰高血糖素肽”)。在一些实施方案中，这些2类胰高血糖素相关肽具有天然胰高血糖素对胰高血糖素受体的约10%或更少的活性，例如约1-10%或约0.1-10%或大于约0.1%、0.5%或1%但少于约1%、5%或10%。在一些实施方案中，这些2类胰高血糖素相关肽也具有天然GLP-1对GLP-1受体的约10%或更少的活性，例如约1-10%或约0.1-10%或大于约0.1%, 0.5%或1%，但少于约1%, 5%或10%。
修饰
本文公开的关于2类胰高血糖素相关肽的修饰允许处理胰高血糖素(SEQ ID NO:1001)，以产生显示增加的GIP活性、胰高血糖素活性和/或GLP-1活性的胰高血糖素相关肽。
影响GIP活性的修饰
提高对GIP受体的活性通过在位置1的氨基酸修饰提供。例如，用大的、芳族氨基酸，任选Tyr、Phe、Trp、氨基-Phe、硝基-Phe、氯代-Phe、磺基-Phe、4-吡啶基-Ala、甲基-Tyr或3-氨基Tyr置换位置1的His。在位置1的Tyr与在对应于氨基酸12-29的区域内的α螺旋的稳定化组合提供激活GIP受体以及GLP-1受体和胰高血糖素受体的2类胰高血糖素相关肽。α螺旋结构可通过例如，形成共价或非-共价分子内桥或在约位置12-29置换和/或插入具有α螺旋-稳定氨基酸(例如，α,α-二取代的氨基酸)的氨基酸来稳定。
提高对GIP受体的活性也通过在位置27和/或28，和任选地在位置29的氨基酸修饰来提供。例如，位置27的Met被大的脂族氨基酸(任选Leu)置换，在位置28的Asn被小的脂族氨基酸(任选Ala)置换，且在位置29的Thr被小的脂族氨基酸(任选Gly)置换。在位置27-29用LAG置换提供在那些位置的相对于天然MNT序列的增加的GIP活性。
提高对GIP受体的活性也通过在位置12的氨基酸修饰来提供。例如，位置12用大的脂族非极性氨基酸(任选Ile)置换。提高的对GIP受体的活性也通过在位置17和/或18的氨基酸修饰来提供。例如，位置17用极性残基(任选Gln)置换，且位置18用小的脂族氨基酸(任选Ala)置换。用QA在位置17和18的置换提供在那些位置的相对于天然RR序列的增加的GIP活性。
对GIP受体的增加的活性通过允许在12至29的位置的氨基酸侧链之间形成分子内桥的修饰来提供。例如，分子内桥可通过在位置i和i+4的两个氨基酸侧链之间或在位置j和j+3之间或在位置k和k+7之间的共价键形成。在示例性实施方案中，所述桥在位置12和16、16和20、20和24、24和28或17和20之间。在其它实施方案中，非-共价相互作用诸如盐桥可在这些位置带正电和带负电氨基酸之间形成。
增加GIP受体活性的上述任何修饰可分别或组合应用。增加GIP受体活性的修饰的组合通常提供比单独采取任何这样的修饰更高的GIP活性。
影响胰高血糖素活性的修饰
在一些实施方案中，提高的胰高血糖素效力通过在天然胰高血糖素(SEQ ID NO:1001)的位置16的氨基酸修饰来提供。通过非限制性实例，这样的提高的效力可通过用谷氨酸或用另一个具有4个原子长度的侧链的带负电氨基酸或可替代地用任何一个谷氨酰胺、高谷氨酸、或高磺基丙氨酸或具有含有至少一个杂原子(如N、O、S、P)的侧链且侧链长度为约4(或3-5)个原子的带电氨基酸置换在位置16的天然存在的丝氨酸提供。在一些实施方案中，胰高血糖素相关肽保留其对胰高血糖素受体相对于GLP-1受体的原始选择性。
胰高血糖素受体活性可通过在位置3的氨基酸修饰，例如用酸性、碱性或疏水性氨基酸置换位置3的天然存在的谷氨酰胺而减少。例如在位置3用谷氨酸、鸟氨酸或正亮氨酸置换基本上减少或破坏胰高血糖素受体活性。
维持或提高的对胰高血糖素受体的活性可通过用谷氨酰胺类似物修饰在位置3的Gln而实现，如本文所述。例如，胰高血糖素激动剂可包含SEQ ID NO:1243-1248、1250、1251和1253-1256的任一个的氨基酸序列。
通过在位置1和2的氨基酸修饰已经减少的胰高血糖素活性的恢复是通过稳定胰高血糖素相关肽或其类似物的C端部分(氨基酸12-29)的α螺旋结构的修饰来提供。例如，分子内桥可通过在位置i和i+4的两个氨基酸侧链之间或在位置j和j+3之间或在位置k和k+7之间的共价键形成。在其它实施方案中，非-共价相互作用诸如盐桥可在这些位置的带正电荷和带负电氨基酸之间形成。在其它实施方案中，一个或多个α,α-二取代的氨基酸被插入或置换至在保留所需活性的位置的这个C端部分(氨基酸12-29)中。例如，位置16、20、21或24中的1、2、3个或所有被α,α-二取代的氨基酸(例如，AIB)置换。
影响GLP-1活性的修饰
提高的对GLP-1受体的活性是通过用电荷-中性基团诸如酰胺或酯置换C端氨基酸的羧酸来提供。提高的对GLP-1受体的活性也通过稳定在胰高血糖素的C端部分(约氨基酸12-29)的α-螺旋结构来提供，例如，通过在两个氨基酸的侧链之间形成分子内桥或用α螺旋-稳定的氨基酸(例如，α,α-二取代的氨基酸)置换和/或插入约位置12-29的氨基酸，如本文进一步描述。在示例性实施方案中，氨基酸对12和16、13和17、16和20、17和21、20和24或24和28 (氨基酸对，其中i = 12、16、20或24)的侧链彼此连接且因此稳定胰高血糖素α螺旋。在一些实施方案中，桥或接头的长度为约8 (或约7-9)个原子，特别是当桥在位置i和i+4之间时。在一些实施方案中，桥或接头的长度为约6 (或约5-7)个原子，特别是当桥在位置j和j+3之间时。
在一些实施方案中，分子内桥通过以下来形成：(a) 用谷氨酸或用另一个具有4个原子长度的侧链的带负电氨基酸或可替代地用任何一个谷氨酰胺、高谷氨酸或高磺基丙氨酸或具有含有至少一个杂原子(例如N、O、S、P)的侧链且侧链长度为约4 (或3-5)个原子的带电氨基酸置换位置16天然存在的丝氨酸，和(b) 用另一个具有或者带电的或者具有氢-键的能力，且至少约5 (或约4-6)个原子长度的侧链的亲水氨基酸，例如，赖氨酸、瓜氨酸、精氨酸或鸟氨酸置换位置20的天然存在的谷氨酰胺。在位置16和20的这样的氨基酸侧链可形成盐桥或可被共价连接。在一些实施方案中，两个氨基酸彼此结合以形成内酰胺环。
在一些实施方案中，在胰高血糖素相关肽的C端部分中的α螺旋结构的稳定通过除内酰胺桥以外的分子内桥形成而实现。例如，合适的共价键合方法包括烯烃复分解反应、基于羊毛硫氨酸(lanthionine)的环化、二硫化物桥或修饰的含硫桥形成中的任何一种或多种，使用α,ω-二氨基烷烃系链(tethers)，形成金属-原子桥，和采用肽环化的其它方式以稳定α螺旋。
在其它实施方案中，一个或多个α,α-二取代的氨基酸被插入或置换至保留所需活性的位置的这个C端部分(氨基酸12-29)。例如，位置16、20、21或24中的1、2、3个或所有用α,α-二取代的氨基酸(例如，AIB)置换。增加的对GLP-1受体的活性通过如本文描述的在位置20的氨基酸修饰来提供。增加的对GLP-1受体的活性也通过将GPSSGAPPPS (SEQ ID NO:1095)或XGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:1096)添加至C端来提供。通过修饰在位置18、28或29或在位置18和29的氨基酸，可进一步增加在这样的类似物中的GLP-1活性，如本文描述。GLP-1效力的进一步的适度增加通过将位置10的氨基酸修饰为大的芳族氨基酸残基(任选Trp)来提供。对GLP-1受体的效力可通过用丙氨酸置换位置18的天然精氨酸而进一步提高。
减少的对GLP-1受体的活性例如，通过如本文描述的在位置7的氨基酸修饰来提供。
增加GLP-1受体活性的相对于2类胰高血糖素相关肽的上述任何修饰可分别或组合应用。增加GLP-1受体活性的修饰的组合通常提供比单独采取任何这样的修饰更高的GLP-1活性。例如，本发明提供包含在位置16、在位置20和在C端羧酸基团的修饰，任选地具有在位置16和20的氨基酸之间的共价键的胰高血糖素相关肽；包含在位置16和在C端羧酸基团的修饰的胰高血糖素相关肽；包含在位置16和20的修饰, 任选地具有在位置16和20的氨基酸之间的共价键的胰高血糖素相关肽；和包含在位置20和在C端羧酸基团的修饰的胰高血糖素相关肽。
改善DPP-IV抗性的修饰
在位置1和/或2的修饰可增加肽对二肽基肽酶IV (DPP IV)切割的抗性。例如，位置1和/或位置2可用如本文描述的DPP-IV抗性氨基酸置换。在一些实施方案中，在位置2的氨基酸用N-甲基丙氨酸置换。
观察到在位置2 (例如在位置2的AIB)的修饰和在一些情况下在位置1的修饰(例如，在位置1的DMIA)可减少胰高血糖素活性，有时是显著的；令人惊讶地，胰高血糖素活性的这种减少可通过稳定胰高血糖素的C端部分(约氨基酸12-29)中的α-螺旋结构，例如，通过形成如本文描述的两个氨基酸的侧链之间的共价键而恢复。在一些实施方案中，共价键在位置“i”和“i+4”或位置“j”和“j+3”的氨基酸之间，例如，在位置12和16、16和20、20和24、24和28或17和20之间。在示例性实施方案中，这种共价键是在位置16的谷氨酸和位置20的赖氨酸之间的内酰胺桥。在一些实施方案中，这种共价键是除内酰胺桥以外的分子内桥，如本文描述。
减少降解的修饰
在更进一步的示例性实施方案中，任何2类胰高血糖素相关肽可被进一步修饰，以通过修饰在SEQ ID NO:1001的位置15和/或16的氨基酸来改善稳定性，以减少肽随时间推移，尤其是在酸性或碱性缓冲液中的降解。这样的修饰减少Asp15-Ser16肽键的切割。在示例性实施方案中，在位置15的氨基酸修饰是缺失Asp或用谷氨酸、高谷氨酸、磺基丙氨酸或高磺基丙氨酸置换Asp。在其它示例性实施方案中，在位置16的氨基酸修饰是缺失Ser或用Thr或AIB置换Ser。在其它示例性实施方案中，在位置16的Ser用谷氨酸或用另一个具有侧链长度为4个原子的带负电氨基酸或可替代地用谷氨酰胺、高谷氨酸或高磺基丙氨酸的任一个置换。
在一些实施方案中，存在于天然肽的位置27的甲硫氨酸残基被修饰，例如通过缺失或置换。这样的修饰可防止肽的氧化降解。在一些实施方案中，在位置27的Met用亮氨酸、异亮氨酸或正亮氨酸置换。在一些具体实施方案中，在位置27的Met用亮氨酸或正亮氨酸置换。
在一些实施方案中，在位置20和/或24的Gln例如通过缺失或置换来修饰。这样的修饰可减少通过Gln的脱酰胺作用发生的降解。在一些实施方案中，在位置20和/或24的Gln用Ser、Thr、Ala或AIB置换。在一些实施方案中，在位置20和/或24的Gln用Lys、Arg、Orn或瓜氨酸置换。
在一些实施方案中，在位置21的Asp，例如通过缺失或置换来修饰。这样的修饰可减少通过Asp的脱水发生的降解，以形成环状琥珀酰亚胺中间体，接着异构化为异-天冬氨酸。在一些实施方案中，位置21用Glu、高谷氨酸或高磺基丙氨酸置换。在一些具体实施方案中，位置21用Glu置换。
α螺旋结构的稳定化
2类胰高血糖素相关肽的C端部分(约氨基酸12-29)的α-螺旋结构的稳定性提供提高的GLP-1和/或GIP活性并恢复已由在位置1和/或2的氨基酸修饰减少的胰高血糖素活性。可通过例如，形成共价或非-共价分子内桥或约位置12-29用α螺旋-稳定氨基酸(例如，α,α-二取代的氨基酸)置换和/或插入氨基酸，来稳定α螺旋结构。GIP激动剂的α-螺旋结构的稳定性可如本文所述实现。
示例性实施方案
根据本发明的一些实施方案，具有GIP激动剂活性的胰高血糖素(SEQ ID NO:1001)的类似物包含具有以下的SEQ ID NO:1001：(a) 在位置1赋予GIP激动剂活性的氨基酸修饰，(b) 稳定类似物的C端部分的α螺旋结构(氨基酸12-29)的修饰，和(c) 任选地，1-10 (例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10)个另外的氨基酸修饰。在一些实施方案中，类似物显示本文描述的天然GIP对GIP受体的至少约1%活性或对GIP受体的任何其它活性水平。
在某些实施方案中，稳定α螺旋结构的修饰是提供或引入分子内桥，包括，例如共价分子内桥，诸如在本文描述的任何那些的修饰。在一些实施方案中，共价分子内桥是内酰胺桥。这些实施方案的类似物的内酰胺桥可以是如本文描述的内酰胺桥。参见例如，在章节“α螺旋结构的稳定化”中内酰胺桥的教导。例如，内酰胺桥可以是在位置i和i+4的氨基酸侧链之间或在位置j和j+3的氨基酸侧链之间的内酰胺桥，其中i是12、13、16、17、20或24，且其中j是17。在某些实施方案中，内酰胺桥可以在位置16和20的氨基酸之间，其中在位置16和20的氨基酸之一用Glu置换且在位置16和20的另一个氨基酸用Lys置换。
在替代实施方案中，稳定α螺旋结构的修饰是在类似物的位置16、20、21，和24的1、2、3或4个α,α-二取代的氨基酸的引入。在一些实施方案中，α,α-二取代的氨基酸是AIB。在某些方面，α,α-二取代的氨基酸(例如，AIB)是在位置20，而在位置16的氨基酸用带正电的氨基酸(诸如例如，本文描述的式IV的氨基酸)置换。式IV的氨基酸可以是高Lys、Lys、Orn或2,4-二氨基丁酸(Dab)。
在本发明的具体方面，在位置1的氨基酸修饰是用缺乏咪唑侧链的氨基酸，例如大的芳族氨基酸(例如，Tyr)置换His。
在某些方面，胰高血糖素的类似物包含位置27、28和29的1个、2个或所有的氨基酸修饰。例如，在位置27的Met可用大的脂族氨基酸(任选Leu)置换，在位置28的Asn可用小的脂族氨基酸(任选Ala)置换，在位置29的Thr可用小的脂族氨基酸(任选Gly)置换或前述两种或三种的组合。在具体实施方案中，胰高血糖素的类似物包含在位置27的Leu、在位置28的Ala，和在位置29的Gly或Thr。
在本发明的某些实施方案中，胰高血糖素的类似物包含在位置29的氨基酸的C端的1-21个氨基酸延伸。所述延伸可例如包含SEQ ID NO:1095或1096的氨基酸序列。另外地或可替代地，胰高血糖素的类似物可包含延伸的1-6个氨基酸是带正电氨基酸的延伸。带正电氨基酸可以是式IV的氨基酸，包括，但不限于Lys、高Lys、Orn和Dab。
在一些实施方案中，胰高血糖素的类似物如本文所述被酰化或烷基化。例如，酰基或烷基可在类似物的位置10或40连接至胰高血糖素的类似物(有或无间隔物)，如本文进一步描述。类似物可另外地或可替代地被修饰以包含如本文进一步描述的亲水部分。此外，在一些实施方案中，类似物包含以下修饰的任何一种或组合：
(a)用D-Ser、Ala、D-Ala、Gly、N-甲基-Ser、AIB、Val或α-氨基-N-丁酸置换位置2的Ser；
(b)用Trp、Lys、Orn、Glu、Phe或Val置换位置10的Tyr：
(c)酰基与在位置10的Lys的连接；
(d)用Arg或Ile置换位置12的Lys；
(e)用Glu、Gln、高谷氨酸、高磺基丙氨酸、Thr、Gly或AIB置换位置16的Ser；
(f)用Gln置换位置17的Arg；
(g)用Ala、Ser、Thr或Gly置换位置18的Arg；
(h)用Ser、Thr、Ala、Lys、瓜氨酸、Arg、Orn或AIB置换位置20的Gln；
(i)用Glu、高谷氨酸、高磺基丙氨酸置换位置21的Asp；
(j)用Ile置换位置23的Val；
(k)用Asn、Ser、Thr、Ala或AIB置换位置24的Gln；
(l)和在任何位置2、5、9、10、11、12. 13、14、15、16、8、19、20、21、24、27、28和29的保守的置换。
在示例性实施方案中，具有GIP激动剂活性的胰高血糖素的类似物(SEQ ID NO:1001)包含以下修饰：
(a) 在位置1赋予GIP激动剂活性的氨基酸修饰，
(b) 在位置i和i+4的氨基酸侧链之间或在位置j和j+3的氨基酸侧链之间的内酰胺桥，其中i是12、13、16、17、20或24，且其中j是17，
(c) 在位置27、28和29的1个、2个或所有的氨基酸修饰，例如，在位置27和/或28的氨基酸修饰，和
(d) 1-9或1-6个另外的氨基酸修饰，例如1、2、3、4、5、6、7、8或9个另外的氨基酸修饰，
且类似物对于GIP受体激活的EC50为约10 nM或更少。
这些实施方案的类似物的内酰胺桥可以是如本文描述的内酰胺桥。例如，内酰胺桥可以在位置16和20的氨基酸之间，其中在位置16和20的氨基酸之一用Glu置换且在位置16和20的另一个氨基酸用Lys置换。根据这些实施方案，类似物可包含，例如，SEQ ID NO:1005-1094的任何氨基酸序列。
在其它示例性实施方案中，具有GIP激动剂活性的胰高血糖素的类似物(SEQ IDNO:1001)包含以下修饰：
(a) 在位置1赋予GIP激动剂活性的氨基酸修饰，
(b) 在类似物的位置16、20、21和24的一个、两个、三个或所有氨基酸被α,α-二取代的氨基酸置换，
(c) 在位置27、28和29的一个、两个或所有位置的氨基酸修饰，例如，在位置27和/或28的氨基酸修饰，和
(d) 1-9或1-6个另外的氨基酸修饰，如1、2、3、4、5、6、7、8或9个另外的氨基酸修饰，
且类似物对于GIP受体激活的EC50为约10 nM或更少。
这些实施方案的类似物的α,α-二取代的氨基酸可以是任何α,α-二取代的氨基酸，包括，但不限于，氨基异-丁酸(AIB)、用选自甲基、乙基、丙基，和正丁基的相同或不同基团或用环辛烷或环庚烷(例如，1-氨基环辛烷-1-羧酸)二取代的氨基酸。在某些实施方案中，α,α-二取代的氨基酸是AIB。在某些实施方案中，在位置20的氨基酸被α,α-二取代的氨基酸(例如，AIB)置换。根据这些实施方案，类似物可包含，例如，SEQ ID NO:1099-1141、1144-1164、1166-1169和1173-1178的任何氨基酸序列。
在还有的其它示例性实施方案中，具有GIP激动剂活性的胰高血糖素的类似物(SEQ ID NO:1001)包含以下修饰：
(a) 在位置1赋予GIP激动剂活性的氨基酸修饰，
(b) 在位置16的Ser用式IV的氨基酸的氨基酸置换：
[式IV]，
其中n是1-16或1-10或1-7或1-6或2-6，R1和R2的每一个独立地选自H、C1-C18烷基、(C1-C18烷基)OH、(C1-C18烷基)NH2、(C1-C18烷基)SH、(C0-C4烷基)(C3-C6)环烷基、(C0-C4烷基)(C2-C5杂环基)、(C0-C4烷基)(C6-C10 芳基)R7和(C1-C4烷基)(C3-C9杂芳基)，其中R7是H或OH，且式IV的氨基酸的侧链包含游离氨基，
(c) 在位置20的Gln用α,α-二取代的氨基酸的氨基酸置换，
(d) 在位置27、28和29的一个、两个或所有的氨基酸修饰，例如，在位置27和/或28的氨基酸修饰，和
(e) 1-9或1-6个另外的氨基酸修饰，例如1、2、3、4、5、6、7、8或9个另外的氨基酸修饰，
且类似物对于GIP受体激活的EC50为约10 nM或更少。
这些实施方案的类似物的式IV氨基酸可以是任何氨基酸，诸如例如，式IV的氨基酸，其中n是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16。在某些实施方案中，n是2、3、4或5，在这样的情况下，氨基酸分别是Dab、Orn、Lys或高Lys。
这些实施方案的类似物的α,α-二取代的氨基酸可以是任何α,α-二取代的氨基酸，包括，但不限于氨基异-丁酸(AIB)、用选自甲基、乙基、丙基和正丁基的相同或不同的基团或用环辛烷或环庚烷(例如，1-氨基环辛烷-1-羧酸)二取代的氨基酸。在某些实施方案中，α,α-二取代的氨基酸是AIB。根据这些实施方案，类似物可包含，例如，SEQ ID NO:1099-1165的任何氨基酸序列。
在还有的其它示例性实施方案中，具有GIP激动剂活性的胰高血糖素的类似物(SEQ ID NO:1001)包含：
(a) 在位置1赋予GIP激动剂活性的氨基酸修饰，和
(b) 在位置29的氨基酸的C端的约1-约21氨基酸延伸，其中该延伸的至少一个氨基酸被酰化或烷基化，
其中类似物对于GIP受体激活的EC50为约10 nM或更少。
在一些实施方案中，酰化或烷基化氨基酸是式I、II或III的氨基酸。在更具体实施方案中，式I的氨基酸是Dab、Orn、Lys或高Lys。同样，在一些实施方案中，约1-约21氨基酸的延伸包含GPSSGAPPPS (SEQ ID NO:1095)或XGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:1096)的氨基酸序列，其中X是任何氨基酸或GPSSGAPPPK (SEQ ID NO:1170)或XGPSSGAPPPK (SEQ ID NO:1171)或XGPSSGAPPPSK (SEQ ID NO:1172)，其中X是Gly或小的、脂族或非-极性或弱极性氨基酸。在一些实施方案中，约1-约21个氨基酸可包含含有一个或多个相对于SEQ ID NO:1095、1096、1170、1171或1172的保守置换的序列。在一些实施方案中，酰化或烷基化氨基酸位于C端-延伸的类似物的位置37、38、39、40、41、42或43。在某些实施方案中，酰化或烷基化氨基酸位于C端-延伸的类似物的位置40。
在一些实施方案中，具有GIP激动剂活性的类似物还包含位置27、28和29的一个、两个或所有的氨基酸修饰，例如，在位置27和/或28的氨基酸修饰。
在任何以上示例性实施方案中，赋予GIP激动剂活性的在位置1的氨基酸修饰可以是用缺乏咪唑侧链的氨基酸置换His。在位置1的氨基酸修饰可以例如是用大的、芳族氨基酸置换His。在一些实施方案中，大的芳族氨基酸是在本文描述的任何那些，包括，例如Tyr。
同样，关于上述示例性实施方案，位置27、28和29的一个、两个或所有的氨基酸修饰可以是在本文描述的这些位置的任何修饰。例如，在位置27的Met 可以用大的脂族氨基酸(任选Leu)置换，在位置28的Asn 可以用小的脂族氨基酸(任选Ala)置换，和/或在位置29的Thr可以用小的脂族氨基酸(任选Gly)置换。可选地，类似物可包含在位置27和/或28的这样的氨基酸修饰。
以上示例性实施方案的类似物还可包含1-9或1-6个另外的额外氨基酸修饰，例如1、2、3、4、5、6、7、8或9个另外的氨基酸修饰，诸如例如，本文描述的任何修饰，其增加或降低对GIP、GLP-1和胰高血糖素受体的任一种的活性，改善稳定性，改善作用的持续时间或在循环中的半衰期，延迟作用的发作或增加稳定性。类似物还可包含，例如，在位置12的氨基酸修饰，任选地用Ile置换，和/或在位置17和18的氨基酸修饰，任选地在位置17用Q置换且在位置18用A置换，和/或将GPSSGAPPPS (SEQ ID NO:1095)或XGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:1096)或含有相对于SEQ ID NO:1095或1096的一个或多个保守的置换的序列添加至C端。类似物可包含一个或多个以下的修饰：
(i) 用D-Ser、Ala、D-Ala、Gly、N-甲基-Ser、AIB、Val或α-氨基-N-丁酸置换位置2的Ser；
(ii) 用Trp、Lys、Orn、Glu、Phe或Val置换位置10的Tyr；
(iii) 酰基至位置10的Lys的连接；
(iv) 用Arg置换位置12的Lys；
(v) 用Glu、Gln、高谷氨酸、高磺基丙氨酸、Thr、Gly或AIB置换位置16的Ser；
(vi) 用Gln置换位置17的Arg；
(vii) 用Ala、Ser、Thr或Gly置换位置18的Arg；
(viii) 用Ala、Ser、Thr、Lys、瓜氨酸、Arg、Orn或AIB置换位置20的Gln；
(ix) 用Glu、高谷氨酸、高磺基丙氨酸置换位置21的Asp；
(x) 用Ile置换位置23的Val；
(xi) 用Asn、Ala、Ser、Thr或AIB置换的位置24的Gln；和
(xii) 在2、5、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、24、27、28和29的任何位置的保守的置换。
在一些实施方案中，类似物包含修饰(i)-(xii)的组合。可替代地或者另外地，类似物可包含在位置3的氨基酸修饰(例如，Gln被Glu的氨基酸置换)，其中类似物具有胰高血糖素对胰高血糖素受体的少于1%的活性。可替代地或者另外地，类似物可包含在位置7的氨基酸修饰(例如，Thr被缺乏羟基的氨基酸(例如，Abu或Ile)的氨基酸置换)，其中类似物具有GLP-1对GLP-1受体的少于约10%的活性。
关于示例性实施方案，类似物可共价连接至亲水部分。在一些实施方案中，类似物共价连接至任何氨基酸位置16、17、20、21、24、29、40或C端的亲水部分。在某些实施方案中，类似物包含C端延伸(例如，SEQ ID NO:1095的氨基酸序列)和包含亲水部分的氨基酸的添加，使得亲水部分共价连接至位置40的类似物。
在更进一步的示例性实施方案中，具有GIP激动剂活性的胰高血糖素的类似物包含根据SEQ ID NO:1227、1228、1229或1230的任一个的氨基酸序列，其还包含以下修饰：
(a) 任选地，在位置1赋予GIP激动剂活性的氨基酸修饰，
(b) 在位置29的氨基酸的C端的约1-约21氨基酸的延伸，其中延伸的至少一个氨基酸被酰化或烷基化，和
(d) 最多6个另外的氨基酸修饰，
其中类似物对于GIP受体激活的EC50为约10 nM或更少。在一些方面，酰化或烷基化氨基酸是式I、II或III的氨基酸。在更具体实施方案中，式I的氨基酸是Dab、Orn、Lys或高Lys。同样，在一些实施方案中，约1-约21氨基酸包含GPSSGAPPPS (SEQ ID NO:1095)或XGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:1096)的氨基酸序列，其中X是任何氨基酸或GPSSGAPPPK (SEQID NO:1170)或XGPSSGAPPPK (SEQ ID NO:1171)或XGPSSGAPPPSK (SEQ ID NO:1172)，其中X是Gly或小的、脂族或非-极性或弱极性氨基酸。在一些实施方案中，约1-约21个氨基酸可包含含有相对于SEQ ID NO:1095、1096、1170、1171或1172的一个或多个保守置换的序列。在一些实施方案中，酰化或烷基化氨基酸位于C端-延伸的类似物的位置37、38、39、40、41、42或43。在某些实施方案中，酰化或烷基化氨基酸位于C端延伸的类似物的位置40。在任何以上示例性实施方案中，赋予GIP激动剂活性的在位置1的氨基酸可以是缺乏咪唑侧链的氨基酸。
以上示例性实施方案的类似物还可包含1-6个另外的氨基酸修饰，诸如例如，本文描述的任何修饰，其增加或降低对GIP、GLP-1和胰高血糖素受体的任一个的活性，改善稳定性，改善持续时间作用或在循环中的半衰期，延迟作用的发作或增加稳定性。
在某些方面，在以上示例性实施方案中描述的胰高血糖素类似物，包含位置27、28和29的一个、两个或所有的另外的氨基酸修饰。在这些位置的修饰可以是本文描述的相对于这些位置的任何修饰。例如，相对于SEQ ID NO:1227、1228、1229或1230，位置27可用大的脂族氨基酸(例如，Leu、Ile或正亮氨酸)或Met置换，位置28可用另一个小的脂族氨基酸(例如，Gly或Ala)或Asn置换，和/或位置29可用另一个小的脂族氨基酸(例如，Ala或Gly)或Thr置换。可选地，类似物可包含在位置27和/或28的这样的氨基酸修饰。
所述类似物还可包含一个或多个以下的另外的修饰：
(i) 在位置2的氨基酸是D-Ser、Ala、D-Ala、Gly、N-甲基-Ser、AIB、Val或α-氨基-N-丁酸的任一个；
(ii) 在位置10的氨基酸是Tyr、Trp、Lys、Orn、Glu、Phe或Val；
(iii) 酰基至位置10的Lys的连接；
(iv) 在位置12的氨基酸是Ile、Lys或Arg；
(v) 在位置16的氨基酸是Ser、Glu、Gln、高谷氨酸、高磺基丙氨酸、Thr、Gly或AIB的任一个；
(vi) 在位置17的氨基酸是Gln或Arg；
(vii) 在位置18的氨基酸是Ala、Arg、Ser、Thr或Gly的任一个；
(viii) 在位置20的氨基酸是Ala、Ser、Thr、Lys、瓜氨酸、Arg、Orn或AIB的任一个或另一个α,α-二取代的氨基酸；
(ix) 在位置21的氨基酸是Glu、Asp、高谷氨酸、高磺基丙氨酸的任一个；
(x) 在位置23的氨基酸是Val或Ile；
(xi) 在位置24的氨基酸是Gln、Asn、Ala、Ser、Thr或AIB的任一个；和
(xii) 在2、5、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、24、27、28和29的任何位置的一个或多个保守的置换。
在一些实施方案中，类似物包含修饰(i)-(xii)的组合。可替代地或者另外地，类似物可包含在位置3的氨基酸修饰(例如，Gln被Glu的氨基酸置换)，其中类似物具有胰高血糖素对胰高血糖素受体的少于1%的活性。可替代地或者另外地，类似物可包含在位置7的氨基酸修饰(例如，Thr被缺乏羟基的氨基酸(例如，Abu或Ile)的氨基酸置换)，其中类似物具有GLP-1对GLP-1受体的少于约10%的活性。
在以上示例性实施方案中，其中类似物包含酰基或烷基，类似物可经由如本文描述的间隔物连接至酰基或烷基。间隔物，例如，可以是3-10个原子的长度并可以是，例如，氨基酸(例如，6-氨基己酸、本文描述的任何氨基酸)、二肽(例如，Ala-Ala、βAla-βAla、Leu-Leu、Pro-Pro、γGlu-γGlu)、三肽或亲水性或疏水性双官能间隔物。在某些方面，间隔物和酰基或烷基的总长度为约14-约28个原子。在一些实施方案中，氨基酸间隔物不是γ-Glu。在一些实施方案中，二肽间隔物不是γ-Glu- γ-Glu。
在一些非常具体的实施方案中，本发明的类似物包含选自SEQ ID NO:1099-1141、1144-1164、1166、1192-1207、1209-1221和1223或选自SEQ ID NO:1167-1169、1173-1178和1225的氨基酸序列。
在更进一步的示例性实施方案中，具有GIP激动剂活性的胰高血糖素的类似物包含酰基或烷基(例如，对于天然存在的氨基酸而言非-天然的酰基或烷基)，其中酰基或烷基连接至间隔物，其中(i) 间隔物连接至类似物的位置10的氨基酸的侧链；或(ii) 所述类似物包含在位置29的氨基酸的C端的1-21氨基酸延伸和间隔物连接至对应于位置37-43之一的氨基酸侧链，其中类似物对于GIP受体激活的EC50为约10 nM或更少。
在这样的实施方案中，类似物可包含具有以下的SEQ ID NO:1001的氨基酸序列：(i) 在位置1赋予GIP激动剂活性的氨基酸修饰，(ii) 位置27、28和29的一个、两个或所有的氨基酸修饰，(iii) 以下的至少一个：
(A) 包含在位置i和i+4的氨基酸侧链之间或在位置j和j+3的氨基酸侧链之间的内酰胺桥的类似物，其中i是12、13、16、17、20或24，且其中j是17；
(B) 在类似物的位置16、20、21和24的一个、两个、三个或所有的氨基酸用α,α-二取代的氨基酸置换；或
(C) 类似物包含(i) 位置16的Ser被式IV的氨基酸的氨基酸置换：
[式IV]，
其中n是1-7，其中R1和R2的每一个独立地选自H、C1-C18烷基、(C1-C18烷基)OH、(C1-C18烷基)NH2、(C1-C18烷基)SH、(C0-C4烷基)(C3-C6)环烷基、(C0-C4烷基)(C2-C5杂环基)、(C0-C4烷基)(C6-C10芳基)R7和(C1-C4烷基)(C3-C9杂芳基)，其中R7是H或OH，且式IV的氨基酸侧链包含游离氨基；和(ii) 位置20的Gln被α,α-二取代的氨基酸的氨基酸置换，和(iv) 最多6个另外的氨基酸修饰。
这些实施方案的类似物的α,α-二取代的氨基酸可以是任何α,α-二取代的氨基酸，包括，但不限于氨基异-丁酸(AIB)、用选自甲基、乙基、丙基和正丁基的相同或不同的基团或用环辛烷或环庚烷(例如，1-氨基环辛烷-1-羧酸)的二取代的氨基酸。在某些实施方案中，α,α-二取代的氨基酸是AIB。
这些实施方案的类似物的式IV的氨基酸可以是任何氨基酸，诸如例如，式IV的氨基酸，其中n是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16。在一些实施方案中，n是2、3、4或5，在这样的情况下，氨基酸分别是Dab、Orn、Lys或高Lys。在任何以上示例性实施方案中，赋予GIP激动剂活性的在位置1的氨基酸修饰可以是His被缺乏咪唑侧链的氨基酸置换。
同样，关于以上示例性实施方案，位置27、28，和29的一个、两个或所有的氨基酸修饰可以是在本文描述的这些位置的任何修饰。例如，在位置27的Met 可以用大的脂族氨基酸(任选Leu)置换，在位置28的Asn可以用小的脂族氨基酸(任选Ala)置换，和/或在位置29的Thr可以用小的脂族氨基酸(任选Gly)置换。可选地，类似物可包含在位置27和/或28的这样的氨基酸修饰。
所述类似物还可包含，例如，在位置12的氨基酸修饰，任选地用Ile置换，和/或在位置17和18的氨基酸修饰，任选地在位置17用Q置换且在位置18用A置换，和/或将GPSSGAPPPS (SEQ ID NO:1095)或XGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:1096)或含有相对于SEQ IDNO:1095或1096的一个或多个保守置换的序列添加至C端。类似物可包含一个或多个以下的修饰：
(i) 用D-Ser、Ala、D-Ala、Gly、N-甲基-Ser、AIB、Val或α-氨基-N-丁酸置换位置2的Ser；
(ii) 用Trp、Lys、Orn、Glu、Phe或Val置换位置10的Tyr；
(iii) 酰基至位置10的Lys的连接；
(iv) 用Arg置换位置12的Lys；
(v) 用Glu、Gln、高谷氨酸、高磺基丙氨酸、Thr、Gly、Lys或AIB置换位置16的Ser；
(vi) 用Gln置换位置17的Arg；
(vii) 用Ala、Ser、Thr或Gly置换位置18的Arg；
(viii) 用Ala、Ser、Thr、Lys、瓜氨酸、Arg、Orn或AIB置换位置20的Gln；
(ix) 用Glu、高谷氨酸、高磺基丙氨酸置换位置21的Asp；
(x) 用Ile置换位置23的Val；
(xi) 用Asn、Ala、Ser、Thr或AIB置换位置24的Gln；和
(xii) 在任何位置2、5、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、24、27、28和29的保守的置换。
在一些实施方案中，类似物包含修饰(i)-(xii)的组合。可替代地或者另外地，类似物可包含在位置3的氨基酸修饰(例如，Gln被Glu的氨基酸置换)，其中类似物具有胰高血糖素对胰高血糖素受体的少于1%的活性。可替代地或者另外地，类似物可包含在位置7的氨基酸修饰(例如，Thr被缺乏羟基的氨基酸(例如，Abu或Ile)的氨基酸置换)，缺失位置27或28的氨基酸的C端的氨基酸，产生27-或28-氨基酸肽或其组合，其中类似物具有GLP-1对GLP-1受体的少于约10%的活性。
关于示例性实施方案，类似物可共价连接至亲水部分。在一些实施方案中，类似物在任何氨基酸位置16、17、20、21、24、29、40或C端共价连接至亲水部分。在一些实施方案中，类似物包含C端延伸(例如，SEQ ID NO:1095的氨基酸序列)和添加包含亲水部分的氨基酸，使得亲水部分在位置40共价连接至类似物。
在一些实施方案中，亲水部分共价连接至类似物的Lys、Cys、Orn、高半胱氨酸或乙酰基-苯丙氨酸。Lys、Cys、Orn、高半胱氨酸或乙酰基-苯丙氨酸可以是对于胰高血糖素序列(SEQ ID NO:1001)而言天然的氨基酸或其可以是替换SEQ ID NO:1001的天然氨基酸的氨基酸。在一些实施方案中，其中亲水部分连接至Cys，与亲水部分的连接可包含结构
。
至于包含亲水部分的类似物，亲水部分可以是本文描述的任何那些亲水部分。参见例如，在章节“亲水部分的连接”中的教导。在一些实施方案中，亲水部分是聚乙二醇(PEG)。在某些实施方案中，PEG具有约1,000道尔顿-约40,000道尔顿，例如，约20,000道尔顿-约40,000道尔顿的分子量。
在示例性实施方案中，其中类似物包含酰基或烷基，其经由间隔物连接至类似物，间隔物可以是如本文描述的任何间隔物。间隔物，例如，可以是3-10个原子的长度并可以是，例如，氨基酸(例如，6-氨基己酸、本文描述的任何氨基酸)、二肽(例如，Ala-Ala、βAla-βAla、Leu-Leu、Pro-Pro、γGlu-γGlu)、三肽或亲水性或疏水性双官能间隔物。在某些方面，间隔物和酰基或烷基的总长度为约14-约28个原子。在一些实施方案中，氨基酸间隔物不是γ-Glu。在一些实施方案中，二肽间隔物不是γ-Glu- γ-Glu。
酰基或烷基是任何如本文描述的酰基或烷基，诸如对于天然存在的氨基酸而言非-天然的酰基或烷基。在一些实施方案中，酰基或烷基是C4-C30脂肪酰基，诸如例如，C10脂肪酰基或烷基，C12脂肪酰基或烷基，C14脂肪酰基或烷基，C16脂肪酰基或烷基，C18脂肪酰基或烷基，C20酰基或烷基或C22酰基或烷基或C4-C30烷基。在具体实施方案中，酰基是C12-C18脂肪酰基(例如，C14或C16脂肪酰基)。
在一些实施方案中，类似物的位置29的氨基酸的C端的约1-约21氨基酸的延伸包含GPSSGAPPPS (SEQ ID NO:1095)或XGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:1096)的氨基酸序列，其中X是任何氨基酸或GPSSGAPPPK (SEQ ID NO:1170)或XGPSSGAPPPK (SEQ ID NO:1171)或XGPSSGAPPPSK (SEQ ID NO:1172)，其中X是Gly或小的、脂族或非-极性或弱极性氨基酸。在一些实施方案中，约1-约21个氨基酸可包含含有相对于SEQ ID NO:1095、1096、1170、1171或1172的一个或多个保守置换的序列。在一些实施方案中，酰化或烷基化氨基酸位于C端-延伸的类似物的位置37、38、39、40、41、42或43。在某些实施方案中，酰化或烷基化氨基酸位于C端-延伸的类似物的位置40。在某些实施方案中，酰基或烷基共价连接至对于SEQ IDNO:1001、1227、1228、1229或1230而言天然的氨基酸或其可连接至置换的氨基酸。在某些实施方案中，酰基或烷基共价连接至对于SEQ ID NO:1095、1096、1171或1172而言天然的氨基酸。
GIP激动剂可以是包含任何氨基酸序列，例如，SEQ ID NO:1005-1094的氨基酸序列的肽，任选地具有最多1、2、3、4或5个另外的保留GIP激动剂活性的修饰。在某些实施方案中，GIP激动剂包含SEQ ID NO:1099-1262的任何氨基酸。
3类胰高血糖素相关肽
在某些实施方案中，胰高血糖素相关肽是3类胰高血糖素相关肽，其描述于本文和国际专利申请号PCT/US2009/47438 (于2009年6月16日提交)、国际专利申请公开号WO 2008/101017 (于2008年8月21日公开)和美国临时申请号61/090,412和美国申请号61/177,476，其内容通过引用全文并入本文。
在以下章节提及的涉及3类胰高血糖素相关肽的一些生物序列(SEQ ID NO:89-108, 114-128和146-656)对应于国际专利申请号PCT/US2009/47438中的SEQ ID NO:89-108、114-128和146-656。
活性
3类胰高血糖素相关肽可以是对胰高血糖素受体显示增加活性的肽，且在进一步实施方案中，显示提高的生理物理稳定性和/或水性稳定性。此外，在一些实施方案中，3类胰高血糖素相关肽已丢失天然胰高血糖素对胰高血糖素受体(相比于GLP-1受体)的选择性，且因而代表那两种受体的共激动剂。在3类胰高血糖素相关肽内的选择的氨基酸修饰可控制肽对GLP-1受体相比于胰高血糖素受体的相对活性。因此，3类胰高血糖素相关肽可以是对胰高血糖素受体相比于GLP-1受体具有更高活性的胰高血糖素/GLP-1共激动剂，对两种受体具有大致相等活性的胰高血糖素/GLP-1共激动剂或对GLP-1受体相比于胰高血糖素受体具有更高活性的胰高血糖素/GLP-1共激动剂。这后一类共激动剂可被工程改造以对胰高血糖素受体显示很少活性或没有活性，且还保留以与天然GLP-1相同或比天然GLP-1更好的效力激活GLP-1受体的能力。任何这些共激动剂也可包括赋予提高的生理物理稳定性和/或水溶性的修饰。
可进行3类胰高血糖素相关肽的修饰以产生胰高血糖素相关肽，其具有无论何处对GLP-1受体相对于天然GLP-1的从至少约1% (包括至少约1.5%、2%、5%、7%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、75%、100%、125%、150%、175%)至约200%或更高活性和无论何处对胰高血糖素受体相对于天然胰高血糖素的从至少约1% (包括约1.5%、2%、5%、7%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、75%、100%、125%、150%、175%、200%、250%、300%、350%、400%、450%)至约500%或更高活性。天然胰高血糖素的氨基酸序列是SEQ ID NO:701，GLP-1(7-36)酰胺的氨基酸序列是SEQ ID NO:703，且GLP-1(7-37)酸的氨基酸序列是SEQ ID NO:704。
3类胰高血糖素相关肽可以是对胰高血糖素受体或GLP-1受体或两者具有增加或降低的活性的胰高血糖素相关肽。3类胰高血糖素相关肽可以是具有改变的对胰高血糖素受体相比于GLP-1受体的选择性的胰高血糖素相关肽。如本文所公开，提供显示改善的溶解度和/或稳定性的高效3类胰高血糖素相关肽。
影响胰高血糖素活性的修饰
增加的对胰高血糖素受体的活性通过天然胰高血糖素(SEQ ID NO:701)的在位置16的氨基酸修饰提供。在一些实施方案中，3类胰高血糖素相关肽是已相对于His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe- Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser- Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu- Met-Asn-Thr (SEQ ID NO:701)的野生型肽进行修饰以提高肽对胰高血糖素受体的效力的胰高血糖素激动剂。通常在天然胰高血糖素(SEQ ID NO:701)的位置16天然存在的丝氨酸可用选择的酸性氨基酸置换，以就其在验证的体外模型测定(参见实施例7)中刺激cAMP合成的能力而言，提高胰高血糖素的效力。更具体地，这种置换提高类似物对胰高血糖素受体的至少2-倍、4-倍、5-倍，和最多10-倍以上的效力。这种置换也提高类似物相对于天然胰高血糖素对GLP-1受体的至少5-倍、10-倍或15-倍的活性，但维持对胰高血糖素受体相对于GLP-1受体的选择性。
通过非限制性实例，这样的提高的效力可通过用谷氨酸或用具有侧链长度为4个原子的另一个带负电氨基酸或可替代地用任一个谷氨酰胺、高谷氨酸或高磺基丙氨酸或具有含有至少一个杂原子(例如N、O、S、P)的侧链且侧链长度为约4 (或3-5)个原子的带电氨基酸，置换位置16的天然存在的丝氨酸来提供。根据一些实施方案，天然胰高血糖素的在位置16的丝氨酸残基用选自谷氨酸、谷氨酰胺、高谷氨酸、高磺基丙氨酸、苏氨酸或甘氨酸的氨基酸置换。根据一些实施方案，天然胰高血糖素的在位置16的丝氨酸残基用选自谷氨酸、谷氨酰胺、高谷氨酸和高磺基丙氨酸的氨基酸置换，且在一些实施方案中，丝氨酸残基用谷氨酸置换。
在一些实施方案中，提高的效力的3类胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:90、SEQID NO:91、SEQ ID NO:92、SEQ ID NO:93、SEQ ID NO:94、SEQ ID NO:95的肽或SEQ ID NO:93的胰高血糖素激动剂类似物。根据一些实施方案，提供具有对胰高血糖素受体相对于野生型胰高血糖素的提高效力的3类胰高血糖素相关肽，其中所述肽包含SEQ ID NO:95、SEQID NO:96、SEQ ID NO:97或SEQ ID NO:98的序列，其中胰高血糖素相关肽保留其对胰高血糖素受体相对于GLP-1受体的选择性。在一些实施方案中，具有提高的对胰高血糖素受体的特异性的3类胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:96、SEQ ID NO:97、SEQ ID NO:98的肽或其胰高血糖素激动剂类似物，其中羧基端氨基酸保留其天然羧酸基团。根据一些实施方案，3类胰高血糖素相关肽包含NH2-His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe- Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Glu-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Asn-Thr-COOH (SEQID NO:98)的序列，其中所述肽对胰高血糖素受体显示相对于天然胰高血糖素的约5倍提高的效力，如通过实施例7的体外cAMP测定所测量。
胰高血糖素受体活性可通过在位置3的氨基酸修饰，例如置换位置3的天然存在的谷氨酰胺而被减少、维持或提高。在一些实施方案中，用酸性、碱性或疏水性氨基酸(谷氨酸、鸟氨酸、正亮氨酸)置换位置3的氨基酸已显示基本上减少或破坏胰高血糖素受体活性。用例如，谷氨酸、鸟氨酸或正亮氨酸置换的类似物对胰高血糖素受体具有天然胰高血糖素的约10%或更少的活性，例如约1-10%或约0.1-10%或大于约0.1%但少于约10%，同时显示GLP-1对GLP-1受体的活性的至少20%。例如，本文描述的示例性类似物具有天然胰高血糖素的活性的约0.5%、约1%或约7%，同时显示GLP-1对GLP-1受体的活性的至少20%。具体地，任何3类胰高血糖素相关肽，包括本文描述的胰高血糖素类似物、胰高血糖素激动剂类似物、胰高血糖素共激动剂和胰高血糖素/GLP-1共激动剂分子，可被修饰以含有在位置3的修饰，例如，用Glu置换Gln，以产生具有高选择性，例如，对GLP-1受体与对胰高血糖素受体的选择性比较的10倍选择性的肽。
在另一个实施方案中，任何3类胰高血糖素相关肽在位置3的天然存在的谷氨酰胺可用谷氨酰胺类似物置换，而没有对胰高血糖素受体的活性的实质损失，并且在一些情况下，具有提高的胰高血糖素受体活性，如本文描述。在具体实施方案中，在位置3的氨基酸用Dab(Ac)置换。例如，胰高血糖素激动剂可包含SEQ ID NO:595、SEQ ID NO:601、SEQ ID NO:603、SEQ ID NO:604、SEQ ID NO:605和SEQ ID NO:606的氨基酸序列。
观察到在位置2的修饰(例如在位置2的AIB)和在一些情况下在位置1的修饰可减少胰高血糖素活性。胰高血糖素活性的这种减少可通过稳定胰高血糖素的C端部分中的α-螺旋，例如通过本文描述的手段，例如，通过在位置“i”和“i+4”，例如，12和16、16和20或20和24的氨基酸侧链之间的共价键来恢复。在一些实施方案中，这种共价键是在位置16的谷氨酸和在位置20的赖氨酸之间的内酰胺桥。在一些实施方案中，这种共价键是除内酰胺桥以外的分子内桥。例如，合适的共价结合方法包括烯烃复分解反应、基于羊毛硫氨酸(lanthionine)的环化、二硫化物桥或修饰的含硫桥形成、使用α,ω-二氨基烷烃系链(tethers)、形成金属-原子桥和肽环化的其它方式中的任何一种或多种。
影响GLP-1活性的修饰
提高的对GLP-1受体的活性通过用电荷-中性基团，诸如酰胺或酯置换C端氨基酸的羧酸来提供。在一些实施方案中，这些3类胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:108的序列，其中羧基端氨基酸具有代替在天然氨基酸上发现的羧酸基团的酰胺基团。这些3类胰高血糖素相关肽对胰高血糖素和GLP-1受体两者具有强活性并因此用作两种受体的共激动剂。根据一些实施方案，3类胰高血糖素相关肽是胰高血糖素和GLP-1受体共激动剂，其中肽包含SEQID NO:108的序列，其中在位置28的氨基酸是Asn或Lys且在位置29的氨基酸是Thr-酰胺。
增加的对GLP-1受体的活性通过稳定胰高血糖素的C端部分中的α螺旋(如约残基12-29)的修饰来提供。在一些实施方案中，这样的修饰允许两个氨基酸的侧链之间的分子内桥的形成，这两个氨基酸由3个插入氨基酸(即，在位置“i”的氨基酸和在位置“i+4”的氨基酸，其中i是12和25之间的任何整数)，由两个插入的氨基酸(即在位置“j”的氨基酸和在位置“j+3”的氨基酸，其中j是12和27之间的任何整数)或由6个插入的氨基酸(即在位置“k”的氨基酸和在位置“k+7”的氨基酸，其中k是12和22之间的任何整数)分开。在示例性实施方案中，桥或接头的长度为约8 (或约7-9)个原子并在位置12和16或在位置16和20或在位置20和24或在位置24和28的氨基酸侧链之间形成。两个氨基酸侧链可通过非-共价键，例如，氢-键、离子相互作用，诸如形成盐桥或通过共价键彼此连接。
根据一些实施方案，3类胰高血糖素相关肽显示胰高血糖素/GLP-1受体共激动剂活性并包含选自SEQ ID NO:99、101、102和103的氨基酸序列。在一些实施方案中，侧链彼此共价连接，且在一些实施方案中，两个氨基酸彼此结合以形成内酰胺环。
在一些实施方案中，3类胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:108的胰高血糖素相关肽类似物，其中肽包含在氨基酸位置12和16之间或在氨基酸位置16和20之间形成的分子内内酰胺桥。在一些实施方案中，3类胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:108的序列，其中分子内内酰胺桥在氨基酸位置12和16之间，在氨基酸位置16和20之间或在氨基酸位置20和24之间形成，且在位置29的氨基酸是甘氨酸，其中SEQ ID NO:29的序列连接至SEQ ID NO:108的C端氨基酸。在进一步的实施方案中，在位置28的氨基酸是天冬氨酸。
在一些具体实施方案中，3类胰高血糖素相关肽的C端部分中α螺旋结构的稳定通过形成除内酰胺桥以外的分子内桥实现。例如，合适的共价结合方法包括烯烃复分解反应、基于羊毛硫氨酸(lanthionine)的环化、二硫化物桥或修饰的含硫桥形成中的任何一种或多种，使用α,ω-二氨基烷烃系链(tethers)、形成金属-原子桥和采用肽环化的其它方式以稳定α螺旋。
而且，提高的对GLP-1受体的活性可通过稳定胰高血糖素相关肽的C端部分中的α-螺旋结构(约氨基酸12-29)通过在保留所需活性的位置有目的地引入一个或多个α,α-二取代的氨基酸而实现。这样的肽在本文中可被考虑为缺乏分子内桥的肽。在一些方面，α-螺旋的稳定以这种方式实现，而不引入分子内桥诸如盐桥或共价键。在一些实施方案中，胰高血糖素相关肽的位置16、17、18、19、20、21、24或29的1、2、3、4或更多个用α,α-二取代的氨基酸置换。例如，在盐桥或内酰胺不存在的情况下，用氨基异-丁酸(AIB)置换3类胰高血糖素相关肽的位置16，提高GLP-1活性。在一些实施方案中，位置16、20、21或24的1、2、3或更多个用AIB置换。
提高的对GLP-1受体的活性可通过在位置20的氨基酸修饰实现。在一些实施方案中，在位置20的谷氨酰胺用具有或者带电的或者具有对氢-键合能力的侧链，并且长度为至少约5 (或约4-6)个原子的另一个亲水氨基酸(例如，赖氨酸、瓜氨酸、精氨酸或鸟氨酸)替换。
包含SEQ ID NO:78的C端延伸的3类胰高血糖素相关肽显示增加的对GLP-1受体的活性。在这样的包含SEQ ID NO:78的3类胰高血糖素相关肽中的GLP-1活性可通过修饰在位置18、28或29或在位置18和29的氨基酸而进一步增加，如本文描述。GLP-1效力的进一步的适度增加可通过将在位置10的氨基酸修饰为Trp而实现。
增加GLP-1受体活性的修饰的组合可提供比单独采取的任何这样的修饰更高的GLP-1活性。例如，3类胰高血糖素相关肽可包含在位置16、在位置20和在C端羧酸基团的修饰，任选地具有在位置16和20的氨基酸之间的共价键；可包含在位置16和在C端羧酸基团的修饰；可包含在位置16和20的修饰，任选地具有在位置16和20的氨基酸之间的共价键；或可包含在位置20和在C端羧酸基团的修饰；任选地条件是在位置12的氨基酸不是Arg；或任选地条件是在位置9的氨基酸不是Glu。
影响稳定性的修饰
添加亲水部分
3类胰高血糖素相关肽可被进一步修饰，以改善肽在生理学pH下在水性溶液中的溶解度和稳定性，同时保留相对于天然胰高血糖素的高生物活性。如本文讨论的亲水部分可连接至如本文进一步讨论的3类胰高血糖素相关肽。根据一些实施方案，期望包含SEQ ID NO:97或SEQ ID NO:98的3类胰高血糖素相关肽在位置17、21和24引入亲水基团以改善高效胰高血糖素类似物在具有生理学pH的溶液中的溶解度和稳定性。引入这样的基团也增加作用的持续时间，例如如通过在循环中延长的半衰期所测量。
在一些实施方案中，3类胰高血糖素相关肽包含选自SEQ ID NO:99、SEQ ID NO:100、SEQ ID NO:101、SEQ ID NO:102、SEQ ID NO:103、SEQ ID NO:104、SEQ ID NO:105、SEQID NO:106和SEQ ID NO:107的序列，其中所述3类胰高血糖素相关肽在位置16、17、21或24之一的氨基酸残基的侧链还包含聚乙二醇链，所述聚乙二醇链具有选自范围约500-约40,000道尔顿的分子量。在一些实施方案中，聚乙二醇链具有选自范围约500-约5,000道尔顿的分子量。在另一个实施方案中，聚乙二醇链具有约10,000-约20,000道尔顿的分子量。在还有的其它示例性实施方案中，聚乙二醇链具有约20,000-约40,000道尔顿的分子量。根据一些实施方案，亲水基团包含聚乙二醇(PEG)链。更具体地，在一些实施方案中，3类胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:94或SEQ ID NO:95的序列，其中PEG链共价连接存在于3类胰高血糖素相关肽的位置21和24的氨基酸侧链，而3类胰高血糖素相关肽的羧基端氨基酸具有羧酸基团。根据一些实施方案，聚乙二醇链具有选自范围约500-约10,000道尔顿的平均分子量。
根据一些实施方案，聚乙二醇化的3类胰高血糖素相关肽包含共价连接至3类胰高血糖素相关肽的两个或更多个聚乙二醇链，其中胰高血糖素链的总分子量为约1,000-约5,000道尔顿。在一些实施方案中，聚乙二醇化的胰高血糖素激动剂包含由SEQ ID NO:93组成的肽或SEQ ID NO:93的胰高血糖素激动剂类似物，其中PEG链共价连接至位置21和位置24的氨基酸残基，且其中两条PEG链的合并的分子量为约1,000-约5,000道尔顿。
带电C端
包含SEQ ID NO:20的3类胰高血糖素相关肽的溶解度可例如，通过将一个、二个、三个或更多个带电氨基酸引入至SEQ ID NO:108的胰高血糖素相关肽的C端部分，优选地在位置27的C端的位置而进一步改善。这样的带电氨基酸可通过用带电氨基酸，例如在位置28或29置换天然氨基酸或可替代地通过例如在位置27、28或29之后添加带电氨基酸而引入。在示例性实施方案中，带电氨基酸的1、2、3个或所有是带负电的。另外的修饰，例如保守的置换，可对仍允许其保留胰高血糖素活性的3类胰高血糖素相关肽进行。在一些实施方案中，提供SEQ ID NO:108的3类胰高血糖素相关肽的类似物，其中类似物通过在位置17-26的1-2个氨基酸置换而不同于SEQ ID NO:108，并且在一些实施方案中，类似物通过在位置20的氨基酸置换而不同于SEQ ID NO:108的肽。
酰化/烷基化
根据一些实施方案，胰高血糖素相关肽被修饰以包含酰基或烷基，例如，C4-C30酰基或烷基。在一些实施方案中，本发明提供3类胰高血糖素相关肽，其被修饰以包含共价连接至胰高血糖素相关肽的位置10的氨基酸的酰基或烷基。胰高血糖素相关肽还可包含在3类胰高血糖素相关肽的位置10的氨基酸和酰基或烷基之间的间隔物。任何前述的3类胰高血糖素相关肽可包含两个酰基或两个烷基或其组合。在本发明的具体方面，酰化的3类胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:534-544和546-549的任何氨基酸序列。
C端截短
在一些实施方案中，本文描述的3类胰高血糖素相关肽通过截短或缺失胰高血糖素肽的C端的一个或两个氨基酸(即，位置29和/或28)而进一步修饰，而不影响对胰高血糖素和GLP-1受体的活性和/或效力。在这方面，3类胰高血糖素相关肽可包含天然胰高血糖素肽(SEQ ID NO:1)的氨基酸1-27或1-28，任选地具有本文描述的一个或多个修饰。在一些实施方案中，截短的3类胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:550或SEQ ID NO:551。在另一个实施方案中，截短的胰高血糖素激动剂肽包含SEQ ID NO:552或SEQ ID NO:553。
C端延伸
根据一些实施方案，本文公开的3类胰高血糖素相关肽通过将第二肽添加至胰高血糖素相关肽，例如，SEQ ID NO:78、SEQ ID NO:117或SEQ ID NO:118的羧基端而进行修饰。在一些实施方案中，具有选自SEQ ID NO:99、SEQ ID NO:100、SEQ ID NO:101、SEQ ID NO:102、SEQ ID NO:103、SEQ ID NO:104、SEQ ID NO:105、SEQ ID NO:106、SEQ ID NO:107、SEQID NO:109、SEQ ID NO:110、SEQ ID NO:111和SEQ ID NO:69的序列的3类胰高血糖素相关肽通过肽键共价键合至第二肽，其中第二肽包含选自SEQ ID NO:78、SEQ ID NO:117和SEQID NO:118的序列。在进一步的实施方案中，在包含C端延伸的3类胰高血糖素相关肽中，天然胰高血糖素相关肽的位置29的苏氨酸被甘氨酸替换。具有置换位置29的苏氨酸的甘氨酸和包含SEQ ID NO:78的羧基端延伸的3类胰高血糖素相关肽对GLP-1受体的效力为被修饰以包含SEQ ID NO:78的羧基端延伸的天然胰高血糖素的4倍。对GLP-1受体的效力可通过丙氨酸置换位置18的天然精氨酸而进一步提高。
因此，3类胰高血糖素相关肽可具有SEQ ID NO:117 (KRNRNNIA)或SEQ ID NO:118的羧基端延伸。根据一些实施方案，包含SEQ ID NO:81或SEQ ID NO:108的3类胰高血糖素相关肽，还包含连接至胰高血糖素相关肽的氨基酸29的SEQ ID NO:117 (KRNRNNIA)或SEQID NO:118的氨基酸序列。更具体地，3类胰高血糖素相关肽包含选自SEQ ID NO:98、SEQ IDNO:100、SEQ ID NO:101、SEQ ID NO:102和SEQ ID NO:103的序列，其还包含连接至胰高血糖素相关肽的氨基酸29的SEQ ID NO:117 (KRNRNNIA)或SEQ ID NO:118的氨基酸序列。更具体地，胰高血糖素相关肽包含选自连接至3类胰高血糖素相关肽的氨基酸29的SEQ IDNO:98、SEQ ID NO:100、SEQ ID NO:101、SEQ ID NO:102、SEQ ID NO:103、SEQ ID NO:104、SEQ ID NO:105、SEQ ID NO:106、SEQ ID NO:109、SEQ ID NO:110、SEQ ID NO:111、SEQ IDNO:112、SEQ ID NO:72和SEQ ID NO:120的序列，其还包含SEQ ID NO:78 (GPSSGAPPPS)或SEQ ID NO:79的氨基酸序列。在一些实施方案中，3类胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:121的序列。
以上描述的关于增加或降低胰高血糖素受体活性和增加GLP-1受体活性的3类胰高血糖素相关肽的任何修饰可分别或组合应用。示例性修饰包括但不限于：
(A) 改善稳定性，例如，通过将一个、二个、三个或更多个带电氨基酸引入至天然胰高血糖素的C端部分，优选地在位置27的C端的位置。这样的带电氨基酸可通过以下引入：用例如在位置28或29的带电氨基酸置换天然氨基酸或可替代地通过例如在位置27、28或29之后添加带电氨基酸。在示例性实施方案中，带电氨基酸的1、2、3个或所有是带负电的。在其它实施方案中，带电氨基酸的1、2、3个或所有是带正电的。这样的修饰增加稳定性，例如在约5.5和8之间的给定pH(例如，pH 7)下，当在25℃下24小时后测量时，提供相对于天然胰高血糖素的至少2-倍、5-倍、10-倍、15-倍、25-倍、30-倍或更大的稳定性。
(B) 通过例如在肽的位置16、17、20、21、24或29或在C端氨基酸添加如本文描述的亲水部分诸如聚乙二醇链，增加稳定性和作用的持续时间或在循环中的半衰期。
(C) 通过修饰在位置15的天冬氨酸，例如，通过缺失天冬氨酸或用谷氨酸、高谷氨酸、磺基丙氨酸或高磺基丙氨酸置换，增加稳定性。在5.5-8范围的pH下，尤其是在酸性或碱性缓冲液中，这样的修饰可减少降解或切割，例如，在25℃下24小时后保留至少75%、80%、90%、95%、96%、97%、98%或99%的原始肽。
(D) 通过修饰在位置27的甲硫氨酸，例如，通过用亮氨酸或正亮氨酸置换，增加稳定性。这样的修饰可减少氧化降解。通过修饰在位置20或24的Gln，例如通过用Ser、Thr、Ala或AIB置换，也可增加稳定性。这样的修饰可减少由Gln的脱酰胺作用发生的降解。可通过修饰在位置21的Asp，例如通过用Glu置换来增加稳定性。这样的修饰可减少由Asp的脱水发生的降解，以形成环状琥珀酰亚胺中间体，接着异构化为异-天冬氨酸。
(E) 通过用本文描述的DPP-IV抗性氨基酸，修饰在位置1或2的氨基酸和包括用N-甲基-丙氨酸修饰在位置2的氨基酸，增加对二肽基肽酶IV (DPP IV)切割的抗性。
(F) 不影响活性的保守的或非-保守的置换、添加或缺失，例如，在位置2、5、7、10、11、12、13、14、16、17、18、19、20、21、24、27、28或29的一个或多个的保守置换；在位置27、28或29的一个或多个的缺失；或缺失氨基酸29任选地与代替C端羧酸基团的C端酰胺或酯组合；
(G) 添加如本文描述的C端延伸；
(H) 例如，通过如本文描述的胰高血糖素相关肽的酰化或烷基化，增加在循环中的半衰期和/或延长作用的持续时间和/或延迟作用的发作；
(I) 如本文描述的同源二聚化或异源二聚化。
其它修饰包括用大的、芳族氨基酸(例如，Tyr、Phe、Trp或氨基-Phe)置换位置1的His；用Ala置换位置2的Ser；用Val或Phe置换位置10的Tyr；用Arg置换位置12的Lys；用Glu置换位置15的Asp；用Thr或AIB置换位置16的Ser。
含有用大的、芳族氨基酸(例如，Tyr)对位置1的His的非-保守置换的具有GLP-1活性的3类胰高血糖素相关肽可保留GLP-1活性，条件是α-螺旋经由分子内桥，例如在本文描述的任何那些来稳定。
缀合和融合
3类胰高血糖素相关肽可，任选地经由共价键合和任选地经由接头，连接至缀合物部分。3类胰高血糖素相关肽也可以是融合肽或蛋白的部分，其中第二肽或多肽已经融合至3类胰高血糖素相关肽的末端，例如，羧基端。更具体地，融合体3类胰高血糖素相关肽可包含SEQ ID NO:72、SEQ ID NO:97或SEQ ID NO:98的胰高血糖素激动剂，其还包含连接至胰高血糖素相关肽的氨基酸29的SEQ ID NO:78 (GPSSGAPPPS)、SEQ ID NO:117 (KRNRNNIA)或SEQ ID NO:118 (KRNR)的氨基酸序列。在一些实施方案中，SEQ ID NO:78 (GPSSGAPPPS)、SEQ ID NO:117 (KRNRNNIA)或SEQ ID NO:118 (KRNR)的氨基酸序列通过肽键结合至3类胰高血糖素相关肽的氨基酸29。申请人已发现在包含毒蜥外泌肽-4的C端延伸肽的3类胰高血糖素相关肽融合肽(例如，SEQ ID NO:78或SEQ ID NO:79)中，用甘氨酸置换位置29的天然苏氨酸残基急剧地增加GLP-1受体活性。这种氨基酸置换可用于与本文公开的关于3类胰高血糖素相关肽的其它修饰结合，以提高胰高血糖素类似物对GLP-1受体的亲和力。例如，T29G置换可与S16E和N20K氨基酸置换，任选地与氨基酸16和20之间的内酰胺桥，和任选地与如本文所述的PEG链的添加组合。
在一些实施方案中，3类胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:121的序列。在一些实施方案中，胰高血糖素融合肽的3类胰高血糖素相关肽部分选自SEQ ID NO:72、SEQ ID NO:90、SEQ ID NO:91、SEQ ID NO:92和SEQ ID NO:93，其中PEG链，当存在于位置17、21、24或C端氨基酸或在21和24两者时，选自 500-40,000道尔顿的范围。更具体地，在一些实施方案中，3类胰高血糖素相关肽区段选自SEQ ID NO:95、SEQ ID NO:96和SEQ ID NO:122，其中PEG链选自 500-5,000的范围。在一些实施方案中，3类胰高血糖素相关肽是包含SEQ IDNO:72和SEQ ID NO:80的序列的融合肽，其中SEQ ID NO:80的肽连接至SEQ ID NO:72的羧基端。
根据一些实施方案，SEQ ID NO:98的3类胰高血糖素相关肽的另外的化学修饰，赋予其中对胰高血糖素和GLP-1受体的相对活性实质上是等同的点的增加的GLP-1受体效力。因此，在一些实施方案中，3类胰高血糖素相关肽包含含有代替存在于天然氨基酸上的羧酸基团的酰胺基的末端氨基酸。3类胰高血糖素相关肽对各自的胰高血糖素和GLP-1受体的相对的活性可通过对3类胰高血糖素相关肽的进一步的修饰而调节，以产生显示天然胰高血糖素对胰高血糖素受体的活性的约40%-约500%或更大和天然GLP-1对GLP-1受体的活性的约20%-约200%或更大的类似物，例如相对于胰高血糖素对GLP-1受体的正常活性的50-倍、100-倍或更大的增加。
示例性实施方案
根据一些实施方案，提供包含SEQ ID NO:72的序列的胰高血糖素类似物，其中所述类似物与SEQ ID NO:72的不同之处在于选自位置1、2、3、5、7、10、11、13、14、17、18、19、21、24、27、28和29的1-3个氨基酸，其中所述胰高血糖素相关肽显示天然GLP-1对GLP-1受体的活性的至少20%。
根据一些实施方案，提供胰高血糖素/GLP-1受体共激动剂，其包含序列：
NH2-His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Xaa-Xaa-Arg-Arg-Ala-Xaa-Asp-Phe-Val-Xaa-Trp-Leu-Met-Xaa-Xaa-R(SEQ ID NO:81)，其中在位置15的Xaa选自由Asp、Glu、磺基丙氨酸、高谷氨酸和高磺基丙氨酸组成的一组氨基酸，在位置16的Xaa选自由Ser、Glu、Gln、高谷氨酸和高磺基丙氨酸组成的一组氨基酸，在位置20的Xaa是Gln或Lys，在位置24的Xaa是Gln或Glu，在位置28的Xaa是Asn、Lys或酸性氨基酸，在位置29的Xaa是Thr、Gly或酸性氨基酸，且R是COOH或CONH2，条件是当位置16是丝氨酸、位置20是Lys时或可替代地当位置16是丝氨酸时，位置24是Glu且位置20或者位置28是Lys。在一些实施方案中，胰高血糖素/GLP-1受体共激动剂包含SEQ ID NO:81的序列，其中在位置28的氨基酸是天冬氨酸且在位置29的氨基酸是谷氨酸。在另一个实施方案中，在位置28的氨基酸是天然天冬酰胺，在位置29的氨基酸是甘氨酸，且SEQ ID NO:79或SEQ ID NO:80的氨基酸序列共价连接至SEQ ID NO:81的羧基端。
在一些实施方案中，提供包含SEQ ID NO:81的序列的共激动剂，其中另外的酸性氨基酸被添加至肽的羧基端。在进一步实施方案中，胰高血糖素类似物的羧基端氨基酸具有替代天然氨基酸的羧酸基团的酰胺。在一些实施方案中，胰高血糖素类似物包含选自SEQID NO:85、SEQ ID NO:86、SEQ ID NO:87和SEQ ID NO:88的序列。
根据一些实施方案，提供SEQ ID NO:81的胰高血糖素相关肽类似物，其中所述类似物与SEQ ID NO:81的不同之处在于选自位置1、2、3、5、7、10、11、13、14、17、18、19、21和27的1-3个氨基酸，条件是当在位置16的氨基酸是丝氨酸时，位置20是赖氨酸或者内酰胺桥在位置24的氨基酸和在位置20或位置28的氨基酸之间形成。根据一些实施方案，类似物与SEQID NO:81的不同之处在于选自位置1、2、3、21和27的1-3个氨基酸。在一些实施方案中，SEQID NO:81的胰高血糖素肽类似物与该序列的不同之处在于1-2个氨基酸或在一些实施方案中，不同之处在于选自位置1、2、3、5、7、10、11、13、14、17、18、19、21和27的单一氨基酸，条件是当在位置16的氨基酸是丝氨酸时，位置20是赖氨酸或者内酰胺桥在位置24的氨基酸和在位置20或者位置28的氨基酸之间形成。
根据另一个实施方案，提供相对选择性的GLP-1受体激动剂，其包含序列NH2-His-Ser-Xaa-Gly-Thr-Phe- Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Xaa-Xaa-Arg-Arg-Ala-Xaa-Asp-Phe-Val-Xaa-Trp-Leu-Met-Xaa-Xaa-R (SEQ ID NO:83)，其中在位置3的Xaa选自由Glu、Orn或Nle组成的一组氨基酸，在位置15的Xaa选自由Asp、Glu、磺基丙氨酸、高谷氨酸和高磺基丙氨酸组成的一组氨基酸，在位置16的Xaa选自由Ser、Glu、Gln、高谷氨酸和高磺基丙氨酸组成的一组氨基酸，在位置20的Xaa是Gln或Lys，在位置24的Xaa是Gln或Glu，在位置28的Xaa是Asn、Lys或酸性氨基酸，在位置29的Xaa是Thr、Gly或酸性氨基酸，且R是COOH、CONH2、SEQ ID NO:78或SEQ ID NO:79，条件是当位置16是丝氨酸时，位置20是Lys或可替代地当位置16是丝氨酸时，位置24是Glu且位置20或者位置28是Lys。在一些实施方案中，在位置3的氨基酸是谷氨酸。在一些实施方案中，在位置28和/或29置换的酸性氨基酸是天冬氨酸或谷氨酸。
在一些实施方案中，胰高血糖素相关肽，包括共激动剂肽，包含SEQ ID NO:81的序列，其还包含添加至肽的羧基端的另外的酸性氨基酸。在进一步的实施方案中，胰高血糖素类似物的羧基端氨基酸具有替代天然氨基酸的羧酸基团的酰胺。
根据一些实施方案，提供胰高血糖素/GLP-1受体共激动剂，其包含选自以下的修饰的胰高血糖素相关肽：
NH2-His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Xaa-Xaa-Arg-Arg-Ala-Xaa-Asp-Phe-Val-Xaa-Trp-Leu-Met-Xaa-Xaa-R(SEQ ID NO:81)，其中在位置15的Xaa选自由Asp、Glu、磺基丙氨酸、高谷氨酸和高磺基丙氨酸组成的一组氨基酸，在位置16的Xaa选自由Ser、Glu、Gln、高谷氨酸和高磺基丙氨酸组成的一组氨基酸，在位置20的Xaa是Gln或Lys，在位置24的Xaa是Gln或Glu且在位置28的Xaa是Asn、Asp或Lys，R是COOH或CONH2，在位置29的Xaa是Thr或Gly，和R是COOH、CONH2、SEQ ID NO:78或SEQ ID NO:79，条件是当位置16是丝氨酸时，位置20是Lys或可替代地当位置16是丝氨酸时，位置24是Glu且位置20或者位置28是Lys。在一些实施方案中，R是CONH2，在位置15的Xaa是Asp，在位置16的Xaa选自由Glu、Gln、高谷氨酸和高磺基丙氨酸组成的一组氨基酸，在位置20和24的Xaas各自是Gln，在位置28的Xaa是Asn或Asp且在位置29的Xaa是Thr。在一些实施方案中，在位置15和16的Xaas各自是Glu，在位置20和24的Xaas各自是Gln，在位置28的Xaa是Asn或Asp，在位置29的Xaa是Thr且R是CONH2。
已报道天然胰高血糖素肽的某些位置可被修饰，同时保留母体肽的至少一些活性。因此，申请人期望位于SEQ ID NO:99的肽的位置2、5、7、10、11、12、13、14、17、18、19、20、21、24、27、28或29的一个或多个氨基酸可用不同于存在于天然胰高血糖素肽的氨基酸置换，且仍保留对胰高血糖素受体的活性。在一些实施方案中，存在于天然肽的位置27的甲硫氨酸残基被改为亮氨酸或正亮氨酸，以防止肽的氧化降解。在另一个实施方案中，在位置20的氨基酸用Lys、Arg、Orn或瓜氨酸置换和/或位置21的氨基酸用Glu、高谷氨酸或高磺基丙氨酸置换。
在一些实施方案中，提供SEQ ID NO:108的胰高血糖素类似物，其中选自类似物的位置1、2、5、7、10、11、13、14、17、18、19、21、27、28或29的1-6个氨基酸不同于SEQ ID NO:701的对应的氨基酸，条件是当在位置16的氨基酸是丝氨酸时，位置20是Lys或可替代地当位置16是丝氨酸时，位置24是Glu且位置20或者位置28是Lys。根据另一个实施方案，提供SEQ IDNO:108的胰高血糖素类似物，其中选自类似物的位置1、2、5、7、10、11、13、14、17、18、19、20、21、27、28或29的1-3个氨基酸不同于SEQ ID NO:701的对应的氨基酸。在另一个实施方案中，提供SEQ ID NO:96、SEQ ID NO:97或SEQ ID NO:99的胰高血糖素类似物，其中选自类似物的位置1、2、5、7、10、11、13、14、17、18、19、20或21的1-2个氨基酸不同于SEQ ID NO:701的对应的氨基酸，且在进一步实施方案中，1-2个不同的氨基酸表示相对于存在于天然胰高血糖素序列(SEQ ID NO:701)的氨基酸的保守的氨基酸置换。在一些实施方案中，提供SEQ IDNO:100、SEQ ID NO:101、SEQ ID NO:102或SEQ ID NO:103的胰高血糖素肽，其中胰高血糖素肽还包含在选自位置2、5、7、10、11、13、14、17、18、19、20、21、27或29的位置的1、2或3个氨基酸置换。在一些实施方案中，在位置2、5、7、10、11、13、14、16、17、18、19、20、21、27或29的置换是保守的氨基酸置换。
根据一些实施方案，提供包含SEQ ID NO 81的序列变体的胰高血糖素/GLP-1受体共激动剂，其中分别选自变体的位置16、17、18、20、21、23、24、27、28和29的1-10个氨基酸不同于SEQ ID NO:701的对应氨基酸。根据一些实施方案，提供SEQ ID NO 81的序列的变体，其中变体通过一个或多个选自Gln17、Ala18、Glu21、Ile23、Ala24、Val27和Gly29的氨基酸置换而不同于SEQ ID NO:81。根据一些实施方案，提供包含SEQ ID NO 81序列的变体的胰高血糖素/GLP-1受体共激动剂，其中选自变体的位置17-26的1-2个氨基酸不同于SEQ IDNO:701的对应氨基酸。根据一些实施方案，提供SEQ ID NO 81序列的变体，其中变体通过选自Gln17、Ala18、Glu21、Ile23和Ala24的氨基酸置换而不同于SEQ ID NO:81。根据一些实施方案，提供SEQ ID NO 81序列的变体，其中变体通过在位置18氨基酸置换而不同于SEQ IDNO:81，其中置换的氨基酸选自Ala、Ser、Thr和Gly。根据一些实施方案，提供SEQ ID NO 81序列的变体，其中变体通过在位置18的Ala的氨基酸置换而不同于SEQ ID NO:81。这样的变化被SEQ ID NO:72涵盖。在另一个实施方案中，提供包含SEQ ID NO 81序列的变体的胰高血糖素/GLP-1受体共激动剂，其中选自变体的位置17-22的1-2个氨基酸不同于SEQ ID NO:701的对应氨基酸，且在进一步实施方案中，提供SEQ ID NO 81的变体，其中变体通过在位置20和21的1或2个氨基酸置换而不同于SEQ ID NO:81。
根据一些实施方案，提供胰高血糖素/GLP-1受体共激动剂，其包含序列：
NH2-His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Xaa-Xaa-Arg-Arg-Ala-Xaa-Xaa-Phe-Val-Xaa-Trp-Leu-Met-Xaa-Xaa-R (SEQ ID NO:123)，其中在位置15的Xaa是Asp、Glu、磺基丙氨酸、高谷氨酸或高磺基丙氨酸，在位置16的Xaa是Ser、Glu、Gln、高谷氨酸或高磺基丙氨酸，在位置20的Xaa是Gln、Lys、Arg、Orn或瓜氨酸，在位置21的Xaa是Asp、Glu、高谷氨酸或高磺基丙氨酸，在位置24的Xaa是Gln或Glu，在位置28的Xaa是Asn、Lys或酸性氨基酸，在位置29的Xaa是Thr或酸氨基酸且R是COOH或CONH2。在一些实施方案中，R是CONH2。根据一些实施方案，提供胰高血糖素/GLP-1受体共激动剂，其包含SEQ IDNO:99、SEQ ID NO:100、SEQ ID NO:101、SEQ ID NO:102、SEQ ID NO:103、SEQ ID NO:114、SEQ ID NO:115或SEQ ID NO:116的变体，其中变体通过在位置20的氨基酸置换而不同于所述序列。在一些实施方案中，对位置20的氨基酸置换选自Lys、Arg、Orn或瓜氨酸。
在一些实施方案中，提供包含SEQ ID NO:82的类似物肽的胰高血糖素激动剂，其中类似物与SEQ ID NO:82的不同之处在于位置2具有除丝氨酸以外的氨基酸。在一些实施方案中，丝氨酸残基用氨基异丁酸、D-丙氨酸置换，且在一些实施方案中，丝氨酸残基用氨基异丁酸置换。这样的修饰抑制由二肽基肽酶IV的切割，同时保留母体化合物的固有的效力(例如母体化合物的效力的至少75、80、85、90、95%或更高)。在一些实施方案中，例如，通过将一个、二个、三个或更多个带电氨基酸引入至天然胰高血糖素的C端部分，优选地在位置27的C端位置，增加类似物的溶解度。在示例性实施方案中，带电氨基酸的1、2、3个或所有是带负电的。在另一个实施方案中，类似物还包含置换在位置28或29的天然氨基酸的酸性氨基酸或添加至SEQ ID NO:82的肽的羧基端的酸性氨基酸。
在一些实施方案中，本文公开的胰高血糖素类似物在位置1或2被进一步修饰，以减少对由二肽基肽酶IV的切割的敏感性。在一些实施方案中，提供SEQ ID NO:97、SEQ IDNO:99、SEQ ID NO:100、SEQ ID NO:101、SEQ ID NO:102或SEQ ID NO:103的胰高血糖素类似物，其中类似物通过在位置2的置换而不同于母体分子并显示出对由二肽基肽酶IV的切割的减少的敏感性(即，抗性)。更具体地，在一些实施方案中，类似物肽的位置2用选自D-丝氨酸、D-丙氨酸、缬氨酸、氨基n-丁酸、甘氨酸、N-甲基丝氨酸和氨基异丁酸的氨基酸置换。在一些实施方案中，类似物肽的位置2用选自D-丝氨酸、D-丙氨酸、甘氨酸、N-甲基丝氨酸和氨基异丁酸的氨基酸置换。在另一个实施方案中，类似物肽的位置2用选自D-丝氨酸、甘氨酸、N-甲基丝氨酸和氨基异丁酸的氨基酸置换。在一些实施方案中，在位置2的氨基酸不是D-丝氨酸。在一些实施方案中，胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:127或SEQ ID NO:128的序列。
在一些实施方案中，提供SEQ ID NO:97、SEQ ID NO:99、SEQ ID NO:100、SEQ IDNO:101、SEQ ID NO:102或SEQ ID NO:103的胰高血糖素类似物，其中类似物通过在位置1的置换而不同于母体分子并显示出对由二肽基肽酶IV的切割的减少的敏感性(即，抗性)。更具体地，类似物肽的位置1用选自D-组氨酸、α,α-二甲基咪唑乙酸(DMIA)、N-甲基组氨酸、α-甲基组氨酸、咪唑乙酸、脱氨基组氨酸、羟基-组氨酸、乙酰基-组氨酸和高-组氨酸的氨基酸置换。在另一个实施方案中，提供包含SEQ ID NO:82的类似物肽的胰高血糖素激动剂，其中类似物与SEQ ID NO:82的不同之处在于位置1具有除组氨酸以外的氨基酸。在一些实施方案中，例如，通过引入一个、二个、三个或更多个带电氨基酸至天然胰高血糖素的C端部分，优选地在位置27的C端位置，增加类似物的溶解度。在示例性实施方案中，带电氨基酸的1、2、3个或所有是带负电的。在另一个实施方案中，类似物还包含置换在位置28或29的天然氨基酸的酸性氨基酸或添加至SEQ ID NO:82的肽的羧基端的酸性氨基酸。在一些实施方案中，酸性氨基酸是天冬氨酸或谷氨酸。
在一些实施方案中，胰高血糖素/GLP-1受体共激动剂包含SEQ ID NO:108的序列，其还包含一个氨基酸或选自SEQ ID NO:78、SEQ ID NO:117和SEQ ID NO:118的肽的另外的羧基端延伸。在其中单个氨基酸被添加至SEQ ID NO:108的羧基端的实施方案中，氨基酸通常选自20种常见氨基酸之一，且在一些实施方案中，另外的羧基端氨基酸具有代替天然氨基酸的羧酸的酰胺基团。在一些实施方案中，另外的氨基酸选自谷氨酸、天冬氨酸和甘氨酸。
在一个替代实施方案中，提供胰高血糖素/GLP-1受体共激动剂，其中所述肽包含至少一个在谷氨酸残基和赖氨酸残基的侧链之间形成的内酰胺环，其中谷氨酸残基和赖氨酸残基通过3个氨基酸分开。在一些实施方案中，携带胰高血糖素肽的内酰胺的羧基端氨基酸具有代替天然氨基酸的羧酸的酰胺基团。更具体地，在一些实施方案中，提供胰高血糖素和GLP-1共激动剂，其包含选自以下的修饰的胰高血糖素肽：
其中在位置28的Xaa = Asp或Asn，在位置29的Xaa是Thr或Gly，R选自COOH、CONH2、谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、SEQ ID NO:78、SEQ ID NO:117和SEQ ID NO:118，且内酰胺桥如下形成：在位置12的Lys和在位置16的Glu之间(对于SEQ ID NO:109)，在位置16的Glu和在位置20的Lys之间(对于SEQ ID NO:110)，在位置20的Lys和在位置24的Glu之间(对于SEQ IDNO:111)，在位置24的Glu和在位置28的Lys之间(对于SEQ ID NO:112)，在位置12的Lys和在位置16的Glu之间和在位置20的Lys和在位置24的Glu之间(对于SEQ ID NO:104)，在位置12的Lys和在位置16的Glu之间和在位置24的Glu和在位置28的Lys之间(对于SEQ ID NO:105)和在位置16的Glu和在位置20的Lys之间和在位置24的Glu和在位置28的Lys之间(对于SEQID NO:106)。在一些实施方案中，R选自COOH、CONH2、谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸，在位置28的氨基酸是Asn，且在位置29的氨基酸是苏氨酸。在一些实施方案中，R是CONH2，在位置28的氨基酸是Asn且在位置29的氨基酸是苏氨酸。在另一个实施方案中，R选自SEQ ID NO:78、SEQID NO:79和SEQ ID NO:80且在位置29的氨基酸是甘氨酸。
在进一步的实施方案中，胰高血糖素/GLP-1受体共激动剂选自SEQ ID NO:99、SEQID NO:100、SEQ ID NO:101、SEQ ID NO:102、SEQ ID NO:103、SEQ ID NO:104、SEQ ID NO:105和SEQ ID NO:106，其中所述肽还包含一个氨基酸或选自SEQ ID NO:78、SEQ ID NO:117和SEQ ID NO:118的肽的另外的羧基端延伸。在一些实施方案中，末端延伸包含SEQ ID NO:78、SEQ ID NO:79或SEQ ID NO:80的序列和胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:72的序列。在一些实施方案中，胰高血糖素/GLP-1受体共激动剂包含SEQ ID NO:81的序列，其中在位置16的氨基酸是谷氨酸，在位置20的氨基酸是赖氨酸，在位置28的氨基酸是天冬酰胺，及SEQ ID NO:78或SEQ ID NO:79的氨基酸序列连接至SEQ ID NO:81的羧基端。
在其中单氨基酸被添加至SEQ ID NO:108的羧基端的实施方案中，氨基酸通常选自20种常见氨基酸之一，且在一些实施方案中，氨基酸具有代替天然氨基酸的羧酸的酰胺基团。在一些实施方案中，另外的氨基酸选自谷氨酸和天冬氨酸和甘氨酸。在其中胰高血糖素激动剂类似物还包含羧基端延伸的实施方案中，所述延伸的羧基端氨基酸，在一些实施方案中，以酰胺基团或酯基而不是以羧酸封端。
在另一个实施方案中，胰高血糖素/GLP-1受体共激动剂包含序列：NH2-His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe- Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Glu-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Asn-Thr-Xaa-CONH2(SEQ ID NO:107)，其中在位置30的Xaa表示任何氨基酸。在一些实施方案中，Xaa选自20种常见氨基酸之一，且在一些实施方案中，氨基酸是谷氨酸、天冬氨酸或甘氨酸。这种肽的溶解度可通过将PEG链共价连接至SEQ ID NO:107的位置17、21、24或30的氨基酸侧链而进一步改善。在进一步的实施方案中，所述肽包含选自SEQ ID NO:78、SEQ ID NO:117和SEQ ID NO:118的肽的另外的羧基端延伸。根据一些实施方案，胰高血糖素/GLP-1受体共激动剂包含SEQ ID NO:129、SEQ ID NO:130和SEQ IDNO:131的序列。
可进行对SEQ ID NO:99、SEQ ID NO:100、SEQ ID NO:101、SEQ ID NO:102、SEQ IDNO:103、SEQ ID NO:104、SEQ ID NO:105、SEQ ID NO:106、SEQ ID NO:107和SEQ ID NO:121的胰高血糖素序列的另外的内在位点特异性修饰，以得到一组具有可变程度的GLP-1激动作用的胰高血糖素激动剂。因此，已制备和表征了对每种受体具有基本上相同的体外效力的肽。类似地，已鉴定和表征了对两种受体的每一种具有10倍选择性提高效力的肽。如上所示，用谷氨酸置换位置16的丝氨酸残基提高天然胰高血糖素对胰高血糖素和GLP-1受体两者的效力，但维持对胰高血糖素受体的约10倍的选择性。另外通过用谷氨酸置换位置3的天然谷氨酰胺(SEQ ID NO:128)生成显示对GLP-1受体的约10倍选择性的胰高血糖素类似物。
胰高血糖素/GLP-1共激动剂肽的溶解度可在水性溶液中在生理pH下进一步提高，同时通过在肽的位置16、17、21和24引入亲水基团或通过在胰高血糖素/GLP-1共激动剂肽的羧基端添加单一修饰的氨基酸(即，被修饰以包含亲水基团的氨基酸)，维持相对于天然胰高血糖素的高生物活性。根据一些实施方案，亲水基团包含聚乙烯(PEG)链。更具体地，在一些实施方案中，胰高血糖素肽包含SEQ ID NO:98、SEQ ID NO:99、SEQ ID NO:100、SEQ IDNO:101、SEQ ID NO:102、SEQ ID NO:103、SEQ ID NO:104、SEQ ID NO:105或SEQ ID NO:106的序列，其中PEG链共价连接至胰高血糖素肽在位置16、17、21、24、29的氨基酸的侧链或C端氨基酸，条件是当肽包含SEQ ID NO:98、SEQ ID NO:99、SEQ ID NO:100或SEQ ID NO:101时，聚乙二醇链共价连接至位置17、21或24的氨基酸残基，当肽包含SEQ ID NO:102或SEQID NO:103时，聚乙二醇链共价连接至位置16、17或21的氨基酸残基，且当肽包含SEQ IDNO:104、SEQ ID NO:105或SEQ ID NO:106时，聚乙二醇链共价连接至位置17或21的氨基酸残基。
在一些实施方案中，胰高血糖素肽包含SEQ ID NO:99、SEQ ID NO:100或SEQ IDNO:101的序列，其中PEG链共价连接至胰高血糖素肽在位置17、21、24的氨基酸侧链或C端氨基酸，且肽的羧基端氨基酸具有代替天然氨基酸的羧酸基团的酰胺基团。在一些实施方案中，胰高血糖素/GLP-1受体共激动剂肽包含选自SEQ ID NO:100、SEQ ID NO:101、SEQ IDNO:102、SEQ ID NO:103、SEQ ID NO:104、SEQ ID NO:105、SEQ ID NO:106和SEQ ID NO:107的序列，其中PEG链共价连接至胰高血糖素肽的SEQ ID NO:100、SEQ ID NO:101和SEQ IDNO:107的位置17、21或24或SEQ ID NO:102和SEQ ID NO:103的位置16、17或21或在SEQ IDNO:104、SEQ ID NO:105和SEQ ID NO:106的位置17或21的氨基酸侧链。在另一个实施方案中，胰高血糖素/GLP-1受体共激动剂肽包含SEQ ID NO:99或SEQ ID NO:107的序列，其中PEG链共价连接至胰高血糖素肽在位置17、21或24的氨基酸的侧链或C端氨基酸。
在一些实施方案中，选自SEQ ID NO:100、SEQ ID NO:101、SEQ ID NO:102、SEQ IDNO:103、SEQ ID NO:104、SEQ ID NO:105、SEQ ID NO:106和SEQ ID NO:107的胰高血糖素肽被进一步修饰以包含共价连接至胰高血糖素肽的位置17或21的氨基酸侧链的PEG链。在一些实施方案中，聚乙二醇化的胰高血糖素/GLP-1受体共激动剂还包含SEQ ID NO:78、SEQID NO:117或SEQ ID NO:79的序列。
在另一个实施方案中，胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:72或SEQ ID NO:120的序列，其还包含连接至SEQ ID NO:72或SEQ ID NO:120的C端氨基酸的SEQ ID NO:78、SEQID NO:79或SEQ ID NO:80的C端延伸，和任选地还包含共价连接至肽在位置17、18、21、24或29的氨基酸的侧链或C端氨基酸的PEG链。在另一个实施方案中，胰高血糖素相关肽包含SEQID NO:72或SEQ ID NO:120的序列，其中PEG链共价连接至胰高血糖素相关肽在位置21或24的氨基酸的侧链和所述肽还包含SEQ ID NO:78或SEQ ID NO:79的C端延伸。
在另一个实施方案中，胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:72或SEQ ID NO:81或SEQ ID NO:82的序列，其中另外的氨基酸被添加至SEQ ID NO:81或SEQ ID NO:82的羧基端，且PEG链共价连接至添加的氨基酸的侧链。在进一步的实施方案中，聚乙二醇化的胰高血糖素类似物还包含连接至SEQ ID NO:81或SEQ ID NO:82的C端氨基酸的SEQ ID NO:78或SEQ ID NO:79的C端延伸。在另一个实施方案中，胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:107的序列，其中PEG链共价连接至胰高血糖素相关肽的位置30的氨基酸的侧链且所述肽还包含连接至SEQ ID NO:107的C端氨基酸的SEQ ID NO:78或SEQ ID NO:79的C端延伸。
聚乙二醇链可呈直链的形式或其可以是分支的。根据一些实施方案，聚乙二醇链具有选自范围约500-约10,000道尔顿的平均分子量。在一些实施方案中，聚乙二醇链具有选自范围约1,000-约5,000道尔顿的平均分子量。在替代实施方案中，聚乙二醇链具有选自范围约10,000-约20,000道尔顿的平均分子量。根据一些实施方案，聚乙二醇化的胰高血糖素相关肽包含共价连接至胰高血糖素相关肽的两个或更多个聚乙二醇链，其中胰高血糖素链的总分子量为约1,000-约5,000道尔顿。在一些实施方案中，聚乙二醇化的胰高血糖素激动剂包含由SEQ ID NO:93组成的肽或SEQ ID NO:93的胰高血糖素激动剂类似物，其中PEG链共价连接至位置21和位置24的氨基酸残基，且其中两条PEG链的合并的分子量为约1,000-约5,000道尔顿。
在某些示例性实施方案中，胰高血糖素肽包含具有最多10个氨基酸修饰的SEQ IDNO:701的氨基酸序列并包含在位置10被酰化或烷基化的氨基酸。在一些实施方案中，在位置10的氨基酸用C4-C30脂肪酸酰化或烷基化。在某些方面，在位置10的氨基酸包含对于天然存在的氨基酸为非-天然的酰基或烷基。
在某些实施方案中，包含在位置10的被酰化或烷基化的氨基酸的胰高血糖素肽包含稳定的α螺旋。因此，在某些方面，胰高血糖素肽包含如本文描述的酰基或烷基和分子内桥，例如，在位置i的氨基酸和在位置i+4的氨基酸的侧链之间的共价分子内桥(例如，内酰胺桥)，其中i是12、16、20或24。可替代地或者另外地，胰高血糖素肽包含如本文描述的酰基或烷基且胰高血糖素肽的位置16、20、21和/或24的1、2、3或更多个被α,α-二取代的氨基酸(例如，AIB)置换。在一些情况下，非-天然胰高血糖素肽包含在位置16的Glu和在位置20的Lys，其中任选地内酰胺桥连接Glu和Lys，并且任选地，胰高血糖素肽还包含一个或多个选自以下的修饰：在位置17的Gln、在位置18的Ala、在位置21的Glu、在位置23的Ile，和在位置24的Ala。
同样，在其中胰高血糖素相关肽包含在位置10的被酰化或烷基化的氨基酸的任何实施方案中，胰高血糖素相关肽还可包含代替C端α羧酸酯的C端酰胺。
在一些实施方案中，包含如本文描述的酰基或烷基的胰高血糖素相关肽还包含在位置1、在位置2或在位置1和2的氨基酸置换，其中氨基酸置换实现DPP-IV蛋白酶抗性。在某些具体实施方案中，胰高血糖素相关肽是包含具有在位置10的如本文描述的酰化或烷基化氨基酸的SEQ ID NO:72的肽。这些实施方案的酰基或烷基可以是本文描述的任何酰基或烷基。例如，酰基可以是C4-C30 (例如，C8-C24)脂肪酰基且烷基可以是C4-C30 (例如，C8-C24)烷基。
酰基或烷基连接的氨基酸可以是本文描述的任何氨基酸，例如，式I (例如，Lys)、式II和式III中任一种的氨基酸。
在一些实施方案中，酰基或烷基直接连接至位置10的氨基酸。在一些实施方案中，酰基或烷基经由间隔物(诸如例如，长度为3-10个原子的间隔物，例如，氨基酸或二肽)连接至位置10的氨基酸。用于连接酰基或烷基的目的的合适的间隔物是本文描述的。
在某些方面，胰高血糖素类似物包含至少一个氨基酸修饰和最多15个氨基酸修饰(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15个氨基酸修饰)或最多10个氨基酸修饰。在某些实施方案中，包含至少一个氨基酸修饰和最多10个氨基酸修饰的类似物表示保守的氨基酸修饰。保守的氨基酸修饰是本文描述的。
因此，在一些方面，胰高血糖素类似物包含SEQ ID NO:701的氨基酸序列，其具有以下的一个或多个：在位置17的Gln、在位置18的Ala、在位置21的Glu、在位置23的Ile，和在位置24的Ala或Cys或其保守的氨基酸置换。在一些方面，类似物包含代替C端α羧酸酯的C端酰胺。在一些实施方案中，类似物包含在位置1、位置2或位置1和2的氨基酸置换，所述置换实现DPP-IV蛋白酶抗性。合适的氨基酸置换是本文描述的。例如，在位置1的DMIA和/或在位置2的d-Ser或AIB。在一些实施方案中，在位置2的氨基酸不是D-丝氨酸。
另外地或可替代地，类似物可包含以下之一或其组合：(a) 用Ala置换位置2的Ser；(b) 用Glu或谷氨酰胺类似物置换位置3的Gln；(c) 用Ile置换位置7的Thr；(d) 用Trp或包含对于天然存在的氨基酸而言非-天然的酰基或烷基的氨基酸置换位置10的Tyr；(e)用Ile置换位置12的Lys；(f) 用Glu置换位置15的Asp；(g)用Glu置换位置16的Ser；(h) 用Ser、Thr、Ala、AIB置换位置20的Gln；(i) 用Ser、Thr、Ala、AIB置换位置24的Gln；(j) 用Leu或Nle置换位置27的Met；(k) 用带电氨基酸，任选地，Asp或Glu置换位置29的Asn；和(l) 用Gly或带电氨基酸，任选地, Asp或Glu置换位置29的Thr。在某些方面，类似物包含SEQ IDNO:657-669中任一种的氨基酸序列。
关于对GIP受体显示激动剂活性的类似物，所述类似物包含1-21个氨基酸(例如，5-19、7-15、9-12个氨基酸)的延伸。类似物的延伸可包含任何氨基酸序列，条件是延伸是1-21个氨基酸。在一些方面，延伸是7-15个氨基酸且在其它方面，延伸是9-12个氨基酸。在一些实施方案中，延伸包含(i) SEQ ID NO:78或674的氨基酸序列，(ii) 与SEQ ID NO:78或674的氨基酸序列具有高序列同一性(例如，至少80%、85%、90%、95%、98%、99%)的氨基酸序列或(iii) 具有一个或多个保守的氨基酸修饰的(i)或(ii)的氨基酸序列。
在一些实施方案中，所述延伸的至少一个氨基酸被酰化或烷基化。包含酰基或烷基的氨基酸可位于类似物的延伸的任何位置。在某些实施方案中，所述延伸的酰化或烷基化氨基酸位于类似物的位置37、38、39、40、41或42 (根据SEQ ID NO:701的编号)之一。在某些实施方案中，酰化或烷基化氨基酸位于类似物的位置40。
在示例性实施方案中，酰基或烷基是对于天然存在的氨基酸而言非-天然的酰基或烷基。例如，酰基或烷基可以是C4-C30 (例如，C12-C18)脂肪酰基或C4-C30 (例如，C12-C18)烷基。酰基或烷基可以是本文讨论的任何那些酰基或烷基。
在一些实施方案中，酰基或烷基，例如，经由氨基酸的侧链直接连接至氨基酸。在其它实施方案中，酰基或烷基经由间隔物(例如，氨基酸、二肽、三肽、亲水双官能间隔物、疏水性双官能间隔物)连接至氨基酸。在某些方面，间隔物长度为3-10个原子。在一些实施方案中，氨基酸间隔物不是γ-Glu。在一些实施方案中，二肽间隔物不是γ-Glu- γ-Glu。
同样，在示例性实施方案中，酰基或烷基连接的氨基酸可以是在本文描述的任何那些氨基酸，例如，式I、II或III的氨基酸。被酰化或烷基化的氨基酸可以是例如Lys。包含酰基或烷基的合适的氨基酸，以及合适的酰基和烷基是本文描述的。参见例如在题目为酰化和烷基化的章节下的教导。
在其它实施方案中，所述延伸的1-6个氨基酸(例如，1-2、1-3、1-4、1-5个氨基酸)是带正电氨基酸，例如，式IV的氨基酸，诸如例如，Lys。如本文所用，术语“带正电氨基酸”是指任何氨基酸，天然存在的或非-天然存在的，其在生理pH下包含其侧链原子上的正电荷。在某些方面，带正电氨基酸位于任何位置37、38、39、40、41、42，和43。在具体实施方案中，带正电氨基酸位于位置40。在其它情况下，所述延伸如本文所述被酰化或烷基化并包含1-6个如本文描述的带正电氨基酸。
在还有的其它实施方案中，对GIP受体显示激动剂活性的类似物包含(i) 具有至少一个氨基酸修饰的SEQ ID NO:701，(ii) 在类似物的位置29的氨基酸的C端的1-21个氨基酸(例如，5-18, 7-15, 9-12个氨基酸)延伸，和(iii) 包含对于天然存在的氨基酸而言非-天然的酰基或烷基的氨基酸，所述氨基酸位于C端延伸的外面(例如，在任何位置1-29)。在一些实施方案中，类似物包含在位置10的酰化或烷基化氨基酸。在具体方面，酰基或烷基是C4-C30脂肪酰基或C4-C30烷基。在一些实施方案中，经由间隔物(例如，氨基酸、二肽、三肽、亲水双官能间隔物、疏水性双官能间隔物)连接酰基或烷基。在某些方面，类似物包含稳定α螺旋，诸如在位置16的Glu和在位置20的Lys之间的盐桥或位置16、20、21和24的任何1、2、3或更多个的α,α-二取代的氨基酸的氨基酸修饰。在具体方面，类似物另外地包含赋予DPP-IV蛋白酶抗性的氨基酸修饰，例如，在位置1的DMIA、在位置2的AIB。本文考虑包含其它氨基酸修饰的类似物。在一个实施方案中，3类胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:657-669中任一种的结构。
根据一些实施方案，3类胰高血糖素相关肽包含含有以下修饰的天然胰高血糖素(SEQ ID NO:701)的氨基酸序列：在位置2的AIB、在位置3的Glu、在位置10的Lys、在位置16的Glu、在位置17的Gln、在位置18的Ala、在位置20的Lys、在位置21的Glu、在位置23的Ile、在位置24的Ala；其中用C14或C16脂肪酸将位置10的Lys酰化，且其中C端羧酸酯用酰胺替换。在一个具体实施方案中，这种3类胰高血糖素相关肽经由其N端氨基酸连接至二肽D-Lys-肌氨酸。
根据一些实施方案，3类胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:514、517-534或554中任一种的氨基酸序列，基本上由其组成或由其组成，其任选地具有保留GLP-1激动剂和/或胰高血糖素激动剂活性的最多1、2、3、4或5个其它修饰。在一些实施方案中，3类胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:562-684和1701-1776中任一种的氨基酸。在一些实施方案中，3类胰高血糖素相关肽包含SEQ ID NO:1801-1908中任一种的氨基酸序列。
公开的肠降血糖素-胰岛素肽缀合物被认为适合于先前已对胰岛素肽或胰高血糖素相关肽描述的任何用途，包括减轻重量或防止重量增加的用途。因此，本文描述的肠降血糖素-胰岛素缀合物可用来治疗高血糖症或治疗由高血葡萄糖水平导致的其它代谢疾病。因此，本发明涵盖包含如本文公开的肠降血糖素-胰岛素缀合物和药学上可接受的载体的药物组合物，其用于治疗患有高血葡萄糖水平的患者。根据一个实施方案，待使用本文公开的肠降血糖素-胰岛素缀合物治疗的患者是驯养动物，且在另一个实施方案中，待治疗的患者是人。
根据本发明治疗高血糖症的一种方法包括使用任何标准施用途径将本发明公开的肠降血糖素-胰岛素缀合物施用于患者的步骤，所述施用途径包括胃肠外，诸如静脉内、腹膜内、皮下或肌内、鞘内、透皮、直肠、口服、经鼻或通过吸入。在一个实施方案中，皮下或肌内施用组合物。在一个实施方案中，胃肠外施用组合物，且将肠降血糖素-胰岛素缀合物预先包装在注射器中。
本文公开的肠降血糖素-胰岛素缀合物可单独或与其它抗糖尿病药组合施用。本领域已知的或正在研究中的抗糖尿病药包括天然胰岛素；天然胰高血糖素及其功能类似物；磺酰脲类，诸如甲苯磺丁脲(Orinase)、醋酸己脲(Dymelor™)、妥拉磺脲(Tolinase™)、氯磺丙脲(Diabinese)、格列吡嗪(Glucotrol)、格列本脲(Diabeta、Micronase、Glynase)、格列美脲(Amaryl)或格列齐特(Diamicron)；氯茴苯酸类，诸如瑞格列奈(repaglinide)(Prandin)或那格列奈(nateglinide) (Starlix)；双胍类，诸如二甲双胍(Glucophage)或苯乙双胍；噻唑烷二酮类，诸如罗格列酮(Avandia)、吡格列酮(pioglitazone) (Actos)或曲格列酮(Rezulin™)或其它PPARγ抑制剂；抑制碳水化合物消化的α葡糖苷酶抑制剂，诸如米格列醇(Glyset)、阿卡波糖(Precose/Glucobay)；艾塞那肽(Byetta)或普兰林肽；二肽基肽酶-4(DPP-4)抑制剂，诸如维格列汀或西他列汀；SGLT (钠依赖性葡萄糖载体1)抑制剂；或FBP酶(果糖1,6-二磷酸酶)抑制剂。
可采用标准的药学上可接受的载体和本领域技术人员已知的施用途径，配制包含本文公开的肠降血糖素-胰岛素缀合物的药物组合物并将其施用于患者。因此，本发明还包括包含一种或多种本文公开的肠降血糖素-胰岛素缀合物或其药学上可接受的盐以及药学上可接受的载体的药物组合物。在一个实施方案中，药物组合物包含在磷酸盐缓冲系统中的pH为约4.0至约7.0、浓度为1mg/ml的肠降血糖素-胰岛素缀合物。药物组合物可包含作为唯一的药学活性组分的肠降血糖素-胰岛素缀合物或者肠降血糖素-胰岛素缀合物肽可与一种或多种其它活性剂组合。
本文描述的所有治疗方法、药物组合物、试剂盒和其它类似实施方案均考虑肠降血糖素-胰岛素缀合物肽包括其所有的药学上可接受的盐。
在一个实施方案中，提供具有将肠降血糖素-胰岛素缀合物施用于患者的装置的试剂盒。试剂盒还可包括各种容器，例如小瓶、管、瓶等。优选试剂盒还将包括使用说明书。根据一个实施方案，试剂盒的装置为气雾剂分配装置，其中组合物预包装在气雾剂装置内。在另一个实施方案中，试剂盒包含注射器和针，而在一个实施方案中，肠降血糖素-胰岛素缀合物组合物预包装在注射器中。
可通过标准合成方法、重组DNA技术或制备肽和融合蛋白的任何其它方法制备本发明的化合物。虽然通过标准重组DNA技术无法表达某些非天然氨基酸，但其制备技术是本领域已知的。除标准肽化学反应以外，适用时可通过标准有机化学反应合成包含非肽部分的本发明化合物。
增加或降低肠降血糖素或胰岛素受体活性的对如上所述的肠降血糖素肽或胰岛素肽的任何修饰可个别或组合应用。另外，本文公开的本发明直链间隔物的每一种可与任何肠降血糖素或胰岛素组合使用以形成根据本发明的肠降血糖素。上述任一修饰也可与赋予其它所需特性，诸如增加的溶解度和/或稳定性和/或作用持续时间的其它修饰组合。
实施例1
胰岛素A链和B链的合成
采用Boc化学法，在4-甲基二苯甲基胺(MBHA)树脂或4-羟基甲基-苯基乙酰氨基甲基(PAM)树脂上合成胰岛素A链和B链。使用95:5 HF/对甲酚于0℃达1小时，使肽从树脂上切割。在除去HF且乙醚沉淀后，将肽溶解于50%乙酸水溶液，然后冻干。可选地，用Fmoc化学法合成肽。使用三氟乙酸(TFA)/三异丙基甲硅烷(TIS)/H2O (95:2.5:2.5)于室温达2小时，使肽从树脂切割。通过加入过量的乙醚使肽沉淀，并将沉淀溶解于酸性缓冲水溶液。通过RP-HPLC监测肽的质量，并通过质谱法(ESI或MALDI)证实。
合成在氨基酸7上具有单个游离半胱氨酸且所有其它半胱氨酸作为乙酰氨基甲基A-(SH)7(Acm)6,11,20保护的胰岛素A链。合成在7位上具有一个游离半胱氨酸且其它半胱氨酸作为乙酰氨基甲基B-(SH)7(Acm)19保护的胰岛素B链。粗制肽通过常规RP-HPLC纯化。
如先前US-2011-0257076(其公开内容通过引用并入本文)中所公开，将合成的A链和B链通过其天然二硫键连接来彼此连接。在室温下，通过溶解于DMF或DMSO，并以1:1摩尔比率与2,2’-二硫代双(5-硝基吡啶) (Npys)反应，使相应的B链活化成Cys7-Npys衍生物。活化用RP-HPLC监测，且产物用ESI-MS证实。
通过以1:1摩尔比率，使A-(SH)7(Acm)6,11,20和B-(Npys)7(Acm)19分别溶解至总的肽浓度为10 mg/ml，来形成第一个B7-A7二硫键。当链结合反应完成时，将混合物稀释至50%乙酸水溶液的浓度。通过加入碘，同时形成最后的两个二硫键。将40倍摩尔过量的碘加入溶液中，并将混合物在室温下再搅拌1小时。加入抗坏血酸水溶液终止反应。混合物用RP-HPLC纯化，最终的化合物用MALDI-MS证实。如表1数据所示，对于胰岛素受体结合，根据该方法制备的合成胰岛素与纯化的胰岛素不相上下。
还可以采用允许将非编码氨基酸掺入蛋白中的系统，在体内合成包含修饰氨基酸(诸如A19位上的4-氨基苯丙氨酸)的胰岛素肽，所述系统包括例如美国专利号7,045,337和7,083,970教导的系统。
表1：合成胰岛素相对于天然胰岛素的活性
实施例2
通过还原性烷基化的胺基(N端和赖氨酸)的聚乙二醇化
a.合成
以1:2:30摩尔比率，将胰岛素(或胰岛素类似物)、mPEG20k-醛(Aldyhyde)和NaBH3CN溶解于乙酸缓冲液(pH 4.1-4.4)。反应溶液由0.1 N NaCl、0.2 N乙酸和0.1 N Na2CO3组成。胰岛素肽浓度为约0.5 mg/ml。反应在室温下经6小时进行。反应程度用RP-HPLC监测，反应的收率约为50%。
b.纯化
将反应混合物用0.1% TFA稀释2-5倍，并上样至制备型RP-HPLC柱中。HPLC条件：C4柱；流速10 ml/分钟；A缓冲液：含10% ACN和0.1% TFA的水溶液；B缓冲液：含0.1% TFA的ACN溶液；线性梯度：B% 0-40% (0-80分钟)；将PEG-胰岛素或类似物在约35%缓冲液B中洗脱。所需化合物用MALDI-TOF证实，随后通过亚硫酸盐解(sulftolysis)或胰蛋白酶降解进行化学修饰。
通过N-羟基琥珀酰亚胺酰化进行的胺基(N端和赖氨酸)的聚乙二醇化
a.合成
将胰岛素(或胰岛素类似物)与mPEG20k-NHS以1:1的摩尔比率一起溶解于0.1 N N,N-二(羟乙基)甘氨酸缓冲液(pH 8.0)。胰岛素肽浓度约为0.5 mg/ml。反应进程用HPLC监测。在室温下2小时后，反应的收率约为90%。
b.纯化
将反应混合物稀释2-5倍，并加样至RP-HPLC。HPLC条件：C4柱；流速10 ml/分钟；A缓冲液：含10% ACN和0.1% TFA的水溶液；B缓冲液：含0.1% TFA的ACN溶液；线性梯度：B% 0-40%(0-80分钟)；在约35% B时收集PEG-胰岛素或类似物。所需化合物通过MAIDI-TOF证实，随后通过亚硫酸盐解或胰蛋白酶降解进行化学修饰。
苯丙氨酸芳环上乙酰基的还原性胺化聚乙二醇化
a.合成
将胰岛素(或胰岛素类似物)、mPEG20k-酰肼和NaBH3CN按1:2:20的摩尔比率溶解于乙酸缓冲液(pH 4.1-4.4)。反应溶液由0.1 N NaCl、0.2 N乙酸和0.1 N Na2CO3组成。在室温下经过24小时，胰岛素或胰岛素类似物的浓度约为0.5 mg/ml。反应进程用HPLC监测。反应的转化约为50%。(通过HPLC计算)
b.纯化
将反应混合物稀释2-5倍，并加样至RP-HPLC。HPLC条件：C4柱；流速10 ml/分钟；A缓冲液：含10% ACN和0.1% TFA的水溶液；B缓冲液：含0.1% TFA的ACN溶液；线性梯度：B% 0-40%(0-80分钟)；在约35% B时收集PEG-胰岛素或PEG-胰岛素类似物。所需化合物通过MAIDI-TOF证实，随后通过亚硫酸盐解或胰蛋白酶降解进行化学修饰。
实施例3
肠降血糖素通常合成方案：
使用HBTU活化的“快速Boc”单一偶联，以0.2mmol Boc Thr(OBzl)Pam树脂开始在改良的Applied Biosystem 430 A肽合成仪上合成胰高血糖素类似物。Boc氨基酸和HBTU获得自Midwest Biotech (Fishers, IN)。所用的侧链保护基为：Arg(Tos)、Asn(Xan)、Asp(OcHex)、Cys(pMeBzl)、His(Bom)、Lys(2Cl-Z)、Ser(OBzl)、 Thr(OBzl)、Tyr(2Br-Z)和Trp(CHO)。N端His上的侧链保护基为Boc。
各完成的肽基树脂用20%哌啶于二甲基甲酰胺中的溶液处理以从色氨酸去除甲酰基。在对甲酚和二甲硫醚存在下进行液体氟化氢切割。使用HF设备(Penninsula Labs)，切割在冰浴中进行1小时。在蒸发HF之后，将残余物悬浮于二乙醚中且过滤固体物质。将各肽萃取至30-70ml乙酸水溶液中且通过HPLC [Beckman System Gold，0.46x5cm Zorbax C8，1ml/min，45C，214nm，A缓冲液=0.1% TFA，B=0.1% TFA/90%乙腈，经10分钟10%至80% B的梯度]分析稀释的等份试样。
纯化在FPLC上在2.2 x 25 cm Kromasil C18柱上进行，同时在214nm下监测UV且收集5分钟级分。将均质级分合并并冻干，以得到>95%的产物纯度。使用MALDI-质谱分析证实正确分子量和纯度。
实施例4
通常肠降血糖素聚乙二醇化方案：(Cys-马来酰亚胺基)
通常，将胰高血糖素Cys类似物溶解于磷酸盐缓冲盐水(5-10mg/ml)中且添加0.01M乙二胺四乙酸(总体积的10-15%)。添加过量(2倍)马来酰亚胺基甲氧基PEG试剂(Nektar)并在室温下搅拌反应，同时通过HPLC监测反应进展。在8-24小时之后，将反应混合物酸化且负载至制备型反相柱上，用于使用0.1% TFA/乙腈梯度纯化。将适当级分合并且冻干，以得到所需聚乙二醇化类似物。
实施例5
胰高血糖素-Cex和其它C端延伸的类似物的合成
将285mg (0.2mmol)甲氧基二苯甲基胺树脂(Midwest Biotech)置于60ml反应容器中且以下序列进入并在改良的Applied Biosystems 430A肽合成仪上使用FastBoc HBTU活化的单一偶联法运行。
HSQGTFTSDYSKYLDSRRAQDFVQWLMNTGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:1948)。
使用以下侧链保护基：Arg(Tos)、Asp(OcHex)、Asn(Xan)、Cys(pMeBzl)、 Glu(OcHex)、His(Boc)、Lys(2Cl-Z)、Ser(Bzl)、Thr(Bzl)、Trp(CHO)和Tyr(Br-Z)。将完成的肽基树脂用20%哌啶/二甲基甲酰胺处理以去除Trp甲酰基保护，随后转移至HF反应容器且在真空中干燥。添加1.0ml对甲酚和0.5ml二甲硫醚以及磁性搅拌棒。将容器附接于HF设备(Pennisula Labs)，在干冰/甲醇浴中冷却，抽空且将约10ml液体氟化氢浓缩于其中。将反应物在冰浴中搅拌1小时，然后在真空中去除HF。将残余物悬浮于乙醚中；过滤固体，用乙醚洗涤并将肽萃取至50ml乙酸水溶液中。对切割萃取物的等分试样运行分析型HPLC[0.46 x5 cm Zorbax C8，1 ml/min，45C，214nm，0.1% TFA的A缓冲液，0.1% TFA/90% ACN的B缓冲液，梯度=在10分钟内10% B至80% B]。将萃取物负载至2.2 x 25cm Kromasil C18制备型反相柱上并使用Pharmacia FPLC系统运行乙腈梯度用于洗脱。收集5min级分，同时在214nm(2.0A)下监测UV。A=0.1%TFA，B=0.1%TFA/50%乙腈。梯度=在450分钟内30% B至100% B。将级分58-65合并，冷冻并冻干，以得到198.1mg。
产物的HPLC分析显示大于95%的纯度。MALDI质谱分析显示存在4316.7的所需理论质量，其中产物为C端酰胺。以适当负载的PAM-树脂开始，泌酸调节肽和泌酸调节肽-KRNR类似地制备为C端羧酸。
实施例6
胰高血糖素内酰胺的合成
将285mg(0.2 mmol)甲氧基二苯甲基胺树脂(Midwest Biotech)添加至60mL反应容器中并使用Boc DEPBT活化的单一偶联法将以下序列组装在改良的Applied Biosystems430A肽合成仪上。
HSQGTFTSDYSKYLDERRAQDFVQWLMNT-NH2 (12-16 Lactam; SEQ ID NO:100)。
使用以下侧链保护基：Arg(Tos)、Asp(OcHx)、Asn(Xan)、Glu(OFm)、His(BOM)、Lys(Fmoc)、Ser(Bzl)、Thr(Bzl)、Trp(CHO)、Tyr(Br-Z)。如果从16-20、20-24或24-28构建内酰胺，则在位置12使用Lys(Cl-Z)。将完成的肽基树脂在旋转下用20%哌啶/二甲基甲酰胺处理一小时，以便从Lys12和Glu16去除Trp甲酰基以及Fmoc和OFm保护。在通过阳性茚三酮测试证实去除后，将树脂用二甲基甲酰胺洗涤，随后用二氯甲烷洗涤，然后再次用二甲基甲酰胺洗涤。将树脂用含520mg(1mmol)六氟磷酸苯并三唑-1-基-氧基-三-吡咯烷基-鏻(PyBOP)的二甲基甲酰胺和二异丙基乙胺(DIEA)处理。反应进行8-10小时且通过阴性茚三酮反应证实环化。将树脂用二甲基甲酰胺洗涤，随后用二氯甲烷洗涤，且随后用三氟乙酸处理10分钟。Boc基团的去除通过阳性茚三酮反应证实。将树脂用二甲基甲酰胺和二氯甲烷洗涤，并干燥，然后转移至氢氟酸(HF)反应容器。添加500μL对甲酚以及磁性搅拌棒。将容器附接于HF设备(Peninsula Labs)，在干冰/甲醇浴中冷却，抽空，且将大约10mL液体氢氟酸浓缩至容器。将反应物在冰浴中搅拌1小时，随后在真空中去除HF。将残余物悬浮于乙醚中；将固体过滤，用乙醚洗涤，并将肽用150mL 20%乙腈/1%乙酸溶解。
粗溶解肽的分析型HPLC分析在以下条件[4.6 X 30 mm Xterra C8，1.50 mL/min，220 nm，A缓冲液0.1% TFA/10% ACN，B缓冲液0.1% TFA/100% ACN，在15分钟内梯度5-95%B]下运行。用水将萃取物稀释两倍且装载于2.2 X 25 cm Vydac C4制备型反相柱上且使用乙腈梯度在Waters HPLC系统上进行洗脱(A缓冲液为0.1% TFA/10% ACN，B缓冲液为0.1%TFA/10% CAN且梯度为在120分钟内的0-100% B，流速为15.00ml/min)。纯化肽的HPLC分析显示纯度大于95%且电喷雾离子化质谱分析证实12-16内酰胺的3506 Da的质量。类似地制备16-20、20-24和24-28的内酰胺。
实施例7
酰化和/或聚乙二醇化肽的制备
如下制备酰化和/或聚乙二醇化肽。使用CS Bio 4886肽合成仪或Applied Biosystems430A肽合成仪在固体支持树脂上合成肽。如Schnolzer等人, Int. J. Peptide Protein Res. 40: 180-193 (1992)所述使用原位中和化学。对于酰化肽，待酰化的靶氨基酸残基(例如位置十)用Nε-FMOC赖氨酸残基置换。用含20%哌啶的DMF处理完成的N端BOC保护肽30分钟，去除了FMOC/甲酰基。通过使10倍摩尔过量的FMOC保护的间隔物氨基酸(例如FMOC-(N-BOC)-色氨酸-OH)或酰基链(例如C17-COOH)和PyBOP或DEPBT偶联试剂于DMF/DIEA中偶联来实现与游离ε-氨基Lys残基的偶联。随后去除间隔物氨基酸的FMOC基团，随后重复与酰基链的偶联。用100% TFA最终处理，导致任何侧链保护基和N端BOC基团的去除。将肽树脂用5% DIEA/DMF中和，干燥，然后在0℃下使用95:5 HF/对甲酚从支持物切割一小时。在乙醚萃取后，使用5% HOAc溶液将粗肽溶剂化。然后通过ESI-MS验证溶液的样品以含有正确的分子量肽。通过RP-HPLC，使用100% CH3CN中10% CH3CN/0.1% TFA至0.1% TFA的线性梯度来纯化正确的肽。使用Vydac C18 22 mm x 250 mm蛋白柱进行纯化。通过20:80的缓冲液比率，酰化肽类似物通常完全洗脱。将各部分合并在一起并在分析型RP-HPLC上检查纯度。将纯级分冻干，得到白色固体肽。
如果肽包含内酰胺桥和待酰化的靶残基，则在向肽主链添加该氨基酸后如上所述进行酰化。
对于肽聚乙二醇化，使用将肽和PEG溶解于澄清溶液所需的最低量的溶剂(对于使用2-3mg肽的反应，通常少于2mL)，使40kDa甲氧基聚(乙二醇)马来酰亚胺基-丙酰胺(Chirotech Technology Ltd.)与摩尔当量的肽在7M尿素、50mM Tris-HCl缓冲液中反应。在室温下剧烈搅拌4-6小时并通过分析型RP-HPLC分析反应。随着保留时间减少，聚乙二醇化产物似乎与起始材料显著不同。在Vydac C4柱上用与用于初始肽纯化所用的条件类似的条件下进行纯化。通常在缓冲液比率为50:50附近进行洗脱。收集纯聚乙二醇化肽的级分并将其冻干。
如上实施例16中所述，测定肽的生物活性。酰化肽可显示对GLP-1受体的功效增加。包括色氨酸间隔物可提供对胰高血糖素受体的更好功效。
虽然酰化可将肽的半衰期延长至数小时或更长，但具有在数十kDa范围内的重复的聚乙二醇化可延长甚至更多。制备包含两种类型的修饰的肽。预期这些肽显示循环中的延长的半衰期以及对DPP-IV和其它蛋白酶的抗性。
实施例8
胰高血糖素受体结合测定
在竞争结合测定中，采用闪烁迫近测定技术(scintillation proximity assaytechnology)，测定了肽与胰高血糖素受体的亲和力。在闪烁迫近测定缓冲液(0.05 MTris-HCl (pH 7.5)、0.15 M NaCl、0.1% w/v牛血清白蛋白)中制备的肽的连续的3倍稀释液在96孔白色/透明底板(Corning Inc.，Acton，MA)中与0.05 nM (3-[125I]-碘酪氨酰基)Tyr10胰高血糖素 (Amersham Biosciences，Piscataway，NJ)、每孔1-6微克由过表达人类胰高血糖素受体的细胞制备的质膜片段和1 mg/孔聚乙烯亚胺处理的麦胚凝集素A型闪烁迫近测定珠粒(Amersham Biosciences, Piscataway, NJ)混合。以800 rpm在旋转振荡器上振摇5分钟后，将板于室温温育12小时，然后在MicroBeta1450液体闪烁计数器(Perkin-Elmer, Wellesley, MA)上读取。在各孔中，用浓度比试验样品最高浓度高4倍的 “非放射性”天然配体测量非特异性结合(NSB)的放射性，并在无竞争剂的各孔中检测总的结合放射性。如下计算百分比特异性结合：%特异性结合= (结合的NSB/总的结合的NSB)) X 100。应用Origin软件(OriginLab，Northampton，MA)求出IC50值。
实施例9
功能测定-cAMP合成
在基于萤火虫荧光素酶的报道测定中测量胰高血糖素类似物诱导cAMP的能力。通过在补充有0.25%牛生长血清(HyClone, Logan, UT)的DMEM (Invitrogen, Carlsbad, CA)中培养16小时将用受体(胰高血糖素受体、GLP-1受体或GIP受体)和连接至cAMP反应元件的荧光素酶基因共转染的HEK293细胞进行血清去除，然后在37℃、5% CO2下在聚-D-赖氨酸包被的96孔“Biocoat”板(BD Biosciences, San Jose, CA)中与胰高血糖素、GLP-1、GIP或新型胰高血糖素类似物的连续稀释液一起孵育5小时。在孵育结束时，将100微升LucLite发光底物试剂(Perkin-Elmer, Wellesley, MA)添加至各孔中。短暂地震荡培养板，在黑暗中孵育10分钟，并在MicroBeta-1450液体闪烁计数器(Perkin-Elmer, Wellesley, MA)上测量光输出。通过使用Origin软件(OriginLab, Northampton, MA)来计算有效50%浓度。
实施例10
胰岛素受体结合测定：
在竞争结合测定中，采用闪烁迫近技术，测定了每种肽对胰岛素或IGF-1受体的亲和力。在Tris-Cl缓冲液(0.05 M Tris-HCl (pH 7.5)、0.15 M NaCl、0.1% w/v牛血清白蛋白)中对肽进行连续的3倍稀释，并在96孔板(Corning Inc.，Acton，MA)中与0.05 nM (3-[125I]-碘酪氨酰基)A TyrA14胰岛素或(3-[125I]-碘酪氨酰基) IGF-1 (AmershamBiosciences，Piscataway，NJ)混合。将从过量表达人胰岛素或IGF-1受体的细胞中制备的等分量的1-6微克质膜片段加入各孔中，并加入0.25 mg/孔的聚乙烯亚胺处理的麦胚凝集素A型闪烁迫近测定珠粒(Amersham Biosciences，Piscataway，NJ)。以800 rpm振摇5分钟后，将板于室温温育12小时，并用MicroBeta1450液体闪烁计数器(Perkin-Elmer,Wellesley, MA)测量放射性。在各孔中，用浓度比试验样品最高浓度高4倍的过量“非放射性”天然配体测量非特异性结合(NSB)的放射性。在无竞争剂的各孔中检测总的结合放射性。如下计算百分比特异性结合：%特异性结合= (结合的NSB/总的结合的NSB) x 100。应用Origin软件(OriginLab，Northampton，MA)求出IC50值。
实施例11
胰岛素受体磷酸化测定：
为了测量胰岛素或胰岛素类似物的受体磷酸化，将受体转染的HEK293细胞接种到96孔组织培养板(Costar #3596，Cambridge，MA)中，并在补充了100 IU/ml青霉素、100 μg/ml链霉素、10 mM HEPES和0.25%牛生长血清的Dulbecco改良的Eagle培养基(DMEM) (HyCloneSH30541，Logan，UT)中在37℃、5% CO2和90%湿度下培养16-20小时。在补充了0.5%牛血清白蛋白的DMEM (Roche Applied Science #100350，Indianapolis，IN)中制备连续稀释的胰岛素或胰岛素类似物，并加入到具有贴壁细胞的各孔中。在潮湿环境与5% CO2下于37℃温育15分钟后，细胞用5%低聚甲醛于室温固定20分钟，用磷酸缓冲盐水(pH 7.4)洗涤两次，并用2%牛血清白蛋白在PBS中的溶液封闭(block)1小时。然后，将板洗涤三次，并根据生产商的建议加入在PBS(含有2%牛血清白蛋白)中复溶的抗磷酸酪氨酸的辣根过氧化物酶缀合的抗体(Upstate biotechnology #16-105，Temecula，CA)。在室温下温育温3小时后，将板洗涤4次，并将0.1 ml TMB单一溶液底物(Invitrogen，#00-2023，Carlbad，CA)加入各孔中。5分钟后通过加入0.05 ml 1 N HCl停止显色。在Titertek Multiscan MCC340(ThermoFisher，Pittsburgh，PA)中测量450 nm下的吸光度。绘制吸光度相对于肽浓度的剂量反应曲线，并应用Origin软件(OriginLab，Northampton，MA)求出EC50值。
实施例12
肠降血糖素-胰岛素融合体(increlin)的合成程序
如图4A中所示的方案1提供用于合成醛接头的程序。反应涉及三苯基甲基硫醇至丙烯醛的单步骤Michael加成(参见Org. Biomol. Chem. 2011, 9, 3825)。反应以85%-90%产率进行，其中产物通过溶剂蒸发来回收，随后用己烷研磨。随后将材料从乙酸乙酯/己烷再结晶并对于在室温下储存是稳定的。
用接头的B链N端的区域选择性修饰(Chem. Biol. Drug.Des. 2007.69.132)在酸性条件下在pH 4.0的乙酸钠缓冲液中进行，胰岛素的浓度为1mg/ml，尽管其可在高得多的浓度下进行(方案2；图4B)。还原胺化使用1.5-2.0倍过量的醛和30倍摩尔过量的氰基硼氢化钠。将反应物搅拌过夜并通过HPLC监测。通过添加甘氨酸以消耗过量醛来终止反应。通过制备型HPLC回收产物，其中所需异构体产率为60%。
方案3中显示的去三苯甲基(图4C)通过将来自方案2的产物溶解在含有2%三异丙基硅烷、2% H2O的纯TFA中以5-10mg/ml浓度的胰岛素衍生物来实现。通过乙醚沉淀和离心来回收去三苯甲基的材料，产率>95%。
通过合并两种固体并共溶解于6M胍pH 6.0缓冲液中来实现与2-硫代吡啶基活化的肠降血糖素(GLP-1、GIP或共激动剂)的缀合，总肽浓度为20mg/ml。反应在30-60分钟内完成，且通过制备型HPLC回收产物(方案4；图4D)。
合成程序
Trt-S-(CH 2 ) 2 CHO (S-三苯甲基-3-硫基丙醛) 1 的合成
将2.0mmol三苯基甲烷硫醇(Trt-SH)(553mg)溶解于4.0ml干燥二氯甲烷中，添加3.0mmol (418μL)三乙胺以及2.0mmol (134μl)丙烯醛，并将反应物在室温下搅拌2小时。通过薄层色谱(硅胶、正己烷/二氯甲烷3:1)监测反应，其指示此时反应完成。在减压下去除溶剂且用正己烷研磨残余物。粗固体从乙酸乙酯/己烷的混合物再结晶以获得530mg，80%产率。
HS-(CH 2 ) 3 -PheB1-人胰岛素 2 的合成
将41.3μmol (240mg)人胰岛素(Sigma)溶解于调整至pH 4.0的含有20mM NaOAc、200mMNaCl缓冲液的缓冲液中。将含100μmol (33mg) S-三苯甲基-3-硫基丙醛的1.0ml NMP以及1.2微摩尔(75mg) NaCNBH3添加至溶液。在室温下搅拌反应物。在6.0小时之后添加含额外40μmol醛的0.4ml NMP并使反应进行过夜。LC/MS分析指示仅少量(<5%)未修饰的胰岛素剩余。将反应混合物离心，将沉淀溶解于乙腈/ H2O中并吸附至Luna C8(2) 250mm x 21.2mm制备型HPLC柱上并用在90分钟内的线性10-55%梯度洗脱。缓冲液A：10%ACN/0.1%TFA，缓冲液B：ACN/0.1% TFA，流速：15ml/min，在220nm下监测。将所选级分合并且冻干，以得到144mg，~60% Trt-S-(CH2)3-PheB1-人胰岛素。通过用含有2%三异丙基硅烷、2%水的20ml TFA处理100mg保护的衍生物20分钟来去除三苯甲基，随后用二乙醚沉淀并冻干，以得到HS-(CH2)3-PheB1-人胰岛素，产率为95%。
GLP-1/GIP/GLCG肽(肠降血糖素组分)的合成
使用标准Fmoc/tBu方法在Applied Biosystems 433A合成仪上以0.1mmol规模从RinkChemMatrix(来源)树脂开始利用十倍过量的氨基酸和DIC/6-Cl-HOBt活化来合成肠降血糖素肽。利用以下侧链保护基方案：Arg(Pbf)、Asp(OtBu)、Asn(Trt)、Cys(Trt)、Gln(Trt)、Glu(OtBu)、His(Trt)、Lys(Boc)、Ser(tBu)、Thr(tBut)、Tyr(tBu)。通过在5.0ml DMF中用十倍过量的FmocHis(Trt)-OH、DEPBT和二十倍过量的DIEA将肽基树脂处理90分钟来实现N端His偶联。通过含20%哌啶的DMF的两次20分钟处理来去除N端Fmoc基团。从树脂切割并同时转化成活化的2-二硫代吡啶基活化形式通过将树脂在含有100μl三异丙基硅烷、100μl水和20当量2-Aldrithiol试剂的5ml TFA中悬浮2.0小时来实现。将切割的肽沉淀并用二乙醚洗涤并溶解于含有1%乙酸的20%乙腈水溶液中并通过制备型色谱法来纯化。通过电喷雾电离或MALDI-TOF质谱法证实肽分子量并直接冻干或通过反相色谱来纯化。
GLP-1/GIP/GLCG肽和HS-(CH 2 ) 3 -PheB1-人胰岛素的连接
将3.0 μmol (17.7mg) HS-(CH2)3-PheB1-人胰岛素和3.0μmol(13.5mg)2-硫代吡啶基肠降血糖素置于小瓶中，并溶解于1.5ml调整至pH 6.0的6.0M胍缓冲液中。将反应物搅拌1小时，用2% AcOH水溶液稀释并通过制备型HPLC纯化，在冻干后得到50%连接的材料。HPLC条件：Luna C8(2) 250mm x 21.2mm制备型HPLC柱并用在90分钟内线性10-55%梯度洗脱。缓冲液A：10%ACN/0.1%TFA，缓冲液B：ACN/0.1% TFA，流速：15ml/min，在220nm下监测。
实施例13
根据本发明的肠降血糖素-胰岛素缀合物(increlin)基本上如实施例1-7和12中所述合成，并基本上如实施例8-11中所述，体外测试对GLP-1受体、GIP和胰岛素受体中每一种的激动剂活性。将B链的N端衍生化以包含烷基硫醇基且肠降血糖素具有被添加以允许二硫键连接两个肽的半胱氨酸氨基酸。缩写C(S-S)—CH2CH2CH2-B1胰岛素表示已在B链的N端用烷基硫醇基衍生化的天然双链人类胰岛素。缩写C(S-S)-CH2CH2CH2-B1Desdi表示已在B链N端用烷基硫醇基衍生化且残基B28和B30已缺失且B29通过酰胺键直接连接至A链的N端的天然人类胰岛素(该单链类似物对胰岛素受体无活性，但B29 Lys酰胺键易于通过胰蛋白酶或Lys C切割而切割，以恢复双链结构和完全胰岛素活性)。因此在无酶促活性下，包含Desdi胰岛素类似物的increlin将仅仅显示相关肠降血糖素活性并对胰岛素受体无活性。
对GLP-1受体(GLP-1R)、GIP受体(GIPR)和胰岛素受体(IR-B)的EC50提供于表4中。与表4中表示的缩写的脂质化基团相关的结构如下：
实施例14
测定模型二肽切割(在PBS中)的速率
将一种特殊的六肽(HSRGTF-NH2；SEQ ID NO:2036)用作模型肽，在该模型肽上可研究二肽N端延伸物的切割速率。制备二肽延伸的模型肽，将Boc保护的肌氨酸和赖氨酸相继加入模型肽结合的树脂上以产生肽A (Lys-Sar-HSRGTF-NH2；SEQ ID NO:2036)。通过HF使肽A切割，并用制备型HPLC纯化。
测定各个前肽的切割速率。通过其各自的峰面积求出前肽和模型母体肽的浓度。通过绘制不同时间间隔下前药浓度的对数曲线图，来求出前药的一级解离速率常数。该曲线的斜率给出速率常数‘k’。用式t1/2 = .693/k计算各种前药切割的半衰期。测出该模型肽HSRGTF-NH2 (SEQ ID NO:2036)的Lys-Sar延伸物的半衰期为14.0小时。
实施例15
用全d-同种型模型肽测定的血浆中二肽切割半衰期的速率
使用另外的模型六肽(dHdTdRGdTdF-NH2 SEQIDNO:21)测定血浆中二肽切割的速率。使用各氨基酸的d-异构体以防止除前药延伸物以外的模型肽的酶促切割。这种模型d-异构体六肽以类似于l-异构体的方式合成。如先前对肽A所报道，将肌氨酸和赖氨酸相继添加至N端以制备肽B (dLys-dSar-dHdTdRGdTdF-NH2 SEQ ID NO:59)。
测定各个前肽的切割速率。通过其各自的峰面积求出前肽和模型母体肽的浓度。通过绘制不同时间间隔下前药浓度的对数曲线图，来求出前药的一级解离速率常数。该曲线的斜率给出速率常数‘k’。测出这个模型肽dHdTdRGdTdF-NH2 (SEQ ID NO:21)的Lys-Sar延伸物的半衰期为18.6小时。
实施例16
采用实施例5中所述方法，测定与模型六肽(HSRGTF-NH2；SEQ ID NO:2036)连接的其它二肽的切割速率。在这些实验中得到的结果见表2和表3。
表2：在PBS中与N端对氨基-Phe侧链连接的二肽O-U自模型六肽(HSRGTF-NH2；SEQID NO:2036)的切割
化合物 U (氨基酸) O (氨基酸) t ½
1 F P 58h
2 羟基-F P 327h
3 d-F P 20h
4 d-F d-P 39h
5 G P 72h
6 羟基-G P 603h
7 L P 62h
8 叔-L P 200h
9 S P 34h
10 P P 97h
11 K P 33h
12 dK P 11h
13 E P 85h
14 Sar P ≈1000h
15 Aib P 69min
16 羟基-Aib P 33h
17 环己烷 P 6min
18 G G 未切割
19 羟基-G G 未切割
20 S N-甲基-Gly 4.3h
21 K N-甲基-Gly 5.2h
22 Aib N-甲基-Gly 7.1min
23 羟基-Aib N-甲基-Gly 1.0h
表3：在PBS中与1位(X)上的组氨酸(或组氨酸衍生物)连接的二肽U-O从模型六肽(XSRGTF-NH2；SEQ ID NO:17)的切割
NH2-U-O-XSRGTF-NH2
化合物 U (氨基酸) O (氨基酸) X (氨基酸) t ½
1 F P H 未切割
2 羟基-F P H 未切割
3 G P H 未切割
4 羟基-G P H 未切割
5 A P H 未切割
6 C P H 未切割
7 S P H 未切割
8 P P H 未切割
9 K P H 未切割
10 E P H 未切割
11 脱氢V P H 未切割
12 P d-P H 未切割
13 d-P P H 未切割
14 Aib P H 32h
15 Aib d-P H 20h
16 Aib P d-H 16h
17 环己基- P H 5h
18 环丙基- P H 10h
19 N-Me-Aib P H >500h
20 α, α-二乙基-Gly P H 46h
21 羟基-Aib P H 61
22 Aib P A 58
23 Aib P N-甲基-His 30h
24 Aib N-甲基-Gly H 49min
25 Aib N-己基-Gly H 10min
26 Aib 氮杂环丁烷-2-甲酸 H >500h
27 G N-甲基-Gly H 104h
28 羟基-G N-甲基-Gly H 149h
29 G N-己基-Gly H 70h
30 dK N-甲基-Gly H 27h
31 dK N-甲基-Ala H 14h
32 dK N-甲基-Phe H 57h
33 K N-甲基-Gly H 14h
34 F N-甲基-Gly H 29h
35 S N-甲基-Gly H 17h
36 P N-甲基-Gly H 181h
此外，已经制备了IGF1YL胰岛素类似物的各种前药衍生物，其中二肽元件已经经由酰胺键连接至存在于IGF1YL的A19处的4-氨基-苯丙氨酸残基。使用实施例5的方法对这些化合物的体外分析揭示，这些化合物的活性随着在PBS缓冲液中或在20% 血浆中温育的时间增加而增加。此外，测量了IGF类似物前药MIU30: A1(aF19‐dLys(Ac),Sar) (二肽通过酰胺键与A19 4-氨基Phe连接)在胰岛素受体结合方面相对于天然胰岛素的体外活性随着在20% 血浆中温育的时间(1小时、3小时、6小时、9小时和10.5小时)的变化。表3A对比了随着在37℃的20% 血浆/PBS中温育的时间而变化的相对胰岛素受体结合。如在体外结合测定(参见表3A)和体外磷酸化测定(参见表3B)中呈现的数据所示，随着前药形式转化成活性IGF1YL肽，从A19 IGF前药衍生物样品恢复的活性随时间增加。
表3A
时间(小时) %胰岛素活性
0 34.44%
9 100.09%
95 115.42%
表3B
时间(小时) %胰岛素活性
1 23.0
3 26.8
6 32.5
9 41.1
10.5 43.2
体内葡萄糖耐量测试使用施用过胰岛素类似物MIU-30a(B1(Y16,L17,Y25)29a: A1(dLys(Ac),Sar-aF19) (二肽通过酰胺键与A19 4-氨基Phe连接))的C57/Blk小鼠，将MIU30溶解在含有20% 血浆的PBS (pH 7.4)中，并在37℃温育48小时(产生“MIU-30c”)。抽取温育0小时(MIU 30a)和48小时(MIU 30c)的样品，并以90 nmol/kg和270 nmol/kg注射给C57/Blk小鼠，以测量葡萄糖降低(胰岛素耐量测试)。在图8A中显示了MIU 30a和MIU 30c在8小时内的不同时间的葡萄糖降低曲线。母体化合物具有低效力，但是在20% 血浆中温育48小时(产生“MIU-30c”)以后，效力增加(参见图8A)。在图8B中，将MIU 30a和MIU 30c的总血糖与媒介物的对比报告为有差别的曲线下面积(AUC)。在90nmol/kg，MIU 30a指示葡萄糖几乎没有变化，而MIU 30c造成相当大的下降。在270nmol/kg，MIU 30a和MIU 30c都表现出葡萄糖降低，但是后一样品具有显著更高的降血糖效力。总之，在注射后，在生理条件下离体转化成母体胰岛素类似物之前，胰岛素类似物MIU30的前药形式显示出明显更低的葡萄糖降低效力。这些体内结果与体外分析相一致。据估计，所述前药的半衰期为大约20小时。
实施例17
从IGFB16B17衍生物肽的前药形式切割二肽
测量从各种IGF-1肽切割(pNH2-Phe)酰胺连接的二肽以确定肽序列或异双链体对二肽切割的影响。测试肽的结果显示于表11中且数据揭示单独的IGF1-A链表示IGF1 B:A (YL)B16,17肽的前药半衰期研究的良好模型。
表11
IGF A-链的前药衍生物相对于二硫化物结合的A链和B链构建体(IGF1 A:B(YB16LB17)的比较揭示两种化合物的前药形式具有类似半衰期。因此，确定单独的IGF1A链为IGF1 B:A (YB16LB17)的前药半衰期研究的良好模型。注意，AibAla衍生物不切割且因此不是前药，但用于显示修饰可使胰岛素类似物IGF1 A:B(YB16LB17)(p-NH2-F)A19酰胺无活性。为了简单起见，在B链不存在的情况下仅仅使用IGF1 A链测定前药半衰期。各前肽的半衰期如实施例5中所述来测定。数据呈现于表12中：
表12：对IGF1二肽延伸的(p-NH2-F)A19酰胺的二肽半衰期
数据显示通过改变二肽前药元件上的取代基，前药的半衰期可在2小时至>100小时变化。
使用IGF1-A(pNH2-F)19基肽且改变通过位置A19的4-氨基苯丙氨酸连接的二肽前药元件的氨基酸组成，制备额外的前药衍生物肽。测量不同构建体在PBS中和20%血浆/PBS(即在血清酶存在下)中的二肽半衰期。结果提供于表13中。结果指示四种测试肽中的三种不受血清酶影响。
实施例18
单链胰岛素类似物的生物合成和纯化
将包含经由IGF-I C链(B0-C1-A0)相连的天然胰岛素B链和A链的胰岛素-IGF-I微基因克隆进在GAP启动子(甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)的启动子)控制下的表达载体pGAPZαA(购自Invitrogen)中，用于在酵母巴氏毕赤酵母(Pichia pastoris)中组成型表达和纯化重组蛋白。为了将重组蛋白分泌进培养基中，使所述微基因与编码酿酒酵母α-交配因子前导信号的N-端肽融合。使用在所述微基因和α-交配因子前导序列之间的Kex2切割位点来切割所述前导序列，以便分泌具有天然氨基端的微基因。将单位点丙氨酸突变引入在B0-C1-A0微基因的1位(G1A)、2位(Y2A)、3位(G3A)、4位(S4A)、5位(S5A)、6位(S6A)、7位(R7A)、8位(R8A)、10位(P10A)、11位(Q11A)和12位(T12A)处的C肽中。
通过电穿孔，将包括B0-C1-A0、11种丙氨酸突变体和其它选择的衍生物的微基因转化进酵母巴氏毕赤酵母中。在最低限度甲醇平板上选择阳性的转化体，并制备每个毕赤酵母分离物的基因组，通过PCR证实所述构建体向酵母基因组中的整合。使833个碱基对的PCR产物在琼脂糖DNA凝胶上显影。通过发酵对应的酵母系，生产胰岛素类似物。通过在500 mlBeckman离心管中在5 K离心20分钟，沉淀出酵母细胞，并保留培养基用于随后的蛋白纯化。
通过0.2 μm Millipore滤器，过滤生长培养基上清液。将乙腈(ACN)加入上清液中，至20%的终体积。在得自Sigma的Amberlite XAD7HP树脂上纯化上清液，所述树脂用20%ACN水溶液预平衡。然后用30 ml 20% ACN水溶液冲洗树脂2次，并用含有0.1% TFA的30%ACN水溶液除去污染物。用含有0.1% TFA的54% ACN水溶液从柱洗脱部分纯化的胰岛素类似物，并低压冻干。将低压冻干的样品再悬浮于0.025M NH3HCO3(pH 8)中，并在Luna C18柱(10μm粒度, 300Å孔径)上纯化。使用20-60% ACN水溶液的线性梯度，从柱洗脱蛋白。合并MALDI-MS阳性级分，并转移至一次用弃的闪烁瓶中，用于随后的低压冻干。然后将低压冻干的样品再悬浮于含有0.1% TFA的20% ACN水溶液中，并在Luna C18柱(10 μm粒度, 300Å孔径)上纯化。使用18-54% ACN水溶液(含有0.1% TFA)的线性梯度，从柱洗脱蛋白。在吸光度280 nm监测蛋白洗脱。通过C8分析柱，分析MALDI-TOF MS阳性级分，以确保纯度。
B0-C1-A0类似物表现出在胰岛素受体亚型和IGF-1受体处同样有效的效力。在2位处的酪氨酸向丙氨酸的突变或通过删除C9-12使C-肽缩短至8个氨基酸，会通过显著降低的IGF-1受体活性来提供在胰岛素作用特异性方面的选择性增强。参见在表14A和14B中提供的数据：
表14A
表14B
最多胰岛素选择性类似物是我们丢失C-肽的最后四个残基、在C-肽的位置2具有丙氨酸突变或两个改变的组合的那些。
表13：对IGF1-A(pNH2-F)19的二肽半衰期
实施例19
胰岛素耐量测试
单一施用
将六至八周龄雄性C57BL/6小鼠维持在23℃、恒定湿度和12h光-暗周期下。通过将溶解于生理缓冲盐水中的肽或媒介物对照皮下注射至正常或糖尿病小鼠来评估所选肽的急性体内作用。在施用肽后24小时时期过程中的各时间点测量血糖。每组小鼠含有8只动物/组。平均体重为~25 g。通过施用链脲佐菌素使小鼠患有糖尿病。
连续施用
向小鼠每天重复皮下施用肽或媒介物对照，持续五天至两周的时段。向肥胖小鼠给予致糖尿病饮食。小鼠自由获取水且以包含58%来自脂肪的卡路里的高脂肪饮食(HFD)(D12331; Research Diets, New Brunswick, NJ)随意饲喂且各组小鼠含有8只动物/组。平均体重为~50 g且小鼠为~ 6月龄雄性小鼠。在向小鼠施用肽或媒介物对照当天测量体重和食物摄入。重复测量空腹血糖水平。
实施例20
食蟹猕猴中分级葡萄糖输注的程序
十二只非未处理的雄性猴选自一个组群、单个圈养、维持在22℃下的标准12：12小时光-暗周期下，自由获得标准饮食(Harlan)和水，且根据匹配的体重(4kg)分组为三个不同处理组(n=4)。在分级右旋糖输注前二十四小时，通过单一皮下注射向猴施用盐水或肽。在开始分级右旋糖输注前将来自所有测试组的猴禁食16小时。在右旋糖输注前三十分钟，将猴用特拉唑(Telazol)(肌内，7mg/kg)镇静，并将用于右旋糖输注的静脉内导管置于头静脉中。在输注右旋糖前20、10和0min从股动脉或静脉获得基线血液样品。在0min，开始以每分钟5mg/kg输注右旋糖溶液，并在10和20min之后收集血液。仅在收集20分钟血液样品之后，将右旋糖输注速率增加至每分钟10mg/kg，并在以该速率输注10和20min之后再次收集血液样品。仅在收集40min血液样品之后，将右旋糖输注速率增加至每分钟25mg/kg，并在以该速率输注10和20min之后收集血液。
将血液收集在含EDTA和抑肽酶(250激肽释放酶抑制单位/ml)的管中。测量从每种上述血液样品制备的血浆中的葡萄糖、胰岛素和C肽。将血浆样品提供给Millipore以测量化合物浓度。通过顺磁颗粒、化学发光免疫测定(Beckman Coulter Access 2)测量胰岛素，并且通过已糖激酶方法(Roche Hitachi 917)测量葡萄糖。实验结果提供于图35A和35B中。
用于猪研究的程序
在研究前将动物禁食12小时。在进入端口之后，用手持型血糖仪测量血糖。对所有动物都使用相同血糖仪，获取两个读数以确保值是恒定的。通过葡萄糖水平将动物随机化以实现组间的平衡分布。在各指定时间点，将~3 mL全血收集至含有K3EDTA作为抗凝血剂和100μg/mL抑肽酶的血液收集管中并在收集后立即置于冰浴上。在收集30分钟内离心全血样品并获得至少0.5mL血浆并储存用于将来分析，包括胰岛素PK(基于ELISA的测定)。小部分的3mL全血样品(在置于血液收集管中前)用于在收集之后立即使用手持式血糖仪检查血糖。实验的结果提供于图36和37中。

Claims (44)

1.肠降血糖素-胰岛素缀合物，其包含
肠降血糖素肽；和
胰岛素激动剂肽，其中肠降血糖素肽通过5至10个原子的直链间隔物连接至胰岛素肽，其中所述间隔物在所述间隔物直链的主链内包含二硫化物、硫醚、硫醚亚砜、肟、腙、硒、二硒、烷基、烯烃键，
所述直链间隔物将所述肠降血糖素肽的羧基端与B链的位置B1、B2、B3、B22、B28或B29的氨基酸的侧链、所述B链的N端α胺或连接单链胰岛素类似物的A链和B链的连接部分的任何位置的氨基酸的侧链连接。
2.权利要求1的缀合物，其中肠降血糖素肽的羧基端共价连接至胰岛素肽的B链的氨基端。
3.权利要求1或2的缀合物，其中所述线性链间隔物包含式I的通用结构：
其中R1、R2、R3和R4独立地选自H和C1-C3烷基；
Y为C、S、Se或S=O，
Z为C、Se、S、S(C1-C3)(C5-C6芳基)或Z与Y组合为-O-N=或1,2,3三唑；
n为0或1；且
m为1、2或3，条件是当Y为S=O时，Z为C。
4.权利要求3的缀合物，其中
R1、R2、R3和R4独立地选自H和CH；
Y为C、S或Se，
Z为Se或S；
n为0或1；且
m为1、2或3。
5.权利要求4的缀合物，其中所述线性链间隔物包含式II的通用结构：
其中R1、R2、R3和R4独立地选自H和CH3，n为0或1；且m为1、2或3。
6.权利要求5的缀合物，其中R2和R3为H；
R1和R4独立地为H或CH3；
n为0或1；且
m为1或2。
7.权利要求1或2的缀合物，其中所述线性链间隔物包含式IV的通用结构：
其中R3为H或CH3。
8.权利要求7的缀合物，其中R3为H。
9.权利要求1-8中任一项的缀合物，其中所述胰岛素肽为包含B链和A链的双链胰岛素类似物，其中所述B链通过二硫键与所述A链连接。
10.权利要求1-8中任一项的缀合物，其中所述胰岛素肽为单链胰岛素类似物。
11.权利要求1-10中任一项的缀合物，其中所述肠降血糖素肽选自：
X1X2EGTFTSDX10SIYLDKQAAX20EFVNWLLAGGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:2037)和
X1X2EGTFTSDVSIYLDKQAAX20EFVNWLLAGGPSSGAPPPSX40 (SEQ ID NO:2038)，其中
X1为His或Tyr；
X2为氨基异丁酸；
X10为任选地通过γGlu接头用C16至C20烷基酰化的Lys；
X20为氨基异丁酸；且
X40为任选地通过γGlu接头用C16至C20烷基酰化的Lys。
12.权利要求1-10中任一项的缀合物，其中所述肠降血糖素肽包含
(i) 氨基酸序列：
X1-X2-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Z1 (SEQ ID NO:839)， 对其进行1至3个氨基酸修饰，其中
X1和/或X2是非-天然(相对于SEQ ID NO:701)氨基酸，其降低肠降血糖素肽对二肽基肽酶IV (DPP-IV)切割的敏感性，
Z1选自Asn-Thr-COOH和Y-COOH，其中Y为1至2个氨基酸，且此外其中
(1)内酰胺桥连接位置i的氨基酸和位置i+4的氨基酸的侧链，其中i是12、16、20或24或
(2)用α,α-二取代氨基酸置换所述肠降血糖素肽的位置16、20、21和24中的1、2、3个或所有氨基酸；
且所述肠降血糖素肽具有胰高血糖素激动剂活性；
(ii)SEQ ID NO:701的氨基酸序列，其被修饰以包含至少一个选自以下的氨基酸修饰：
用带电氨基酸置换位置28的Asn；
用选自Asp、Glu、磺基丙氨酸和高磺基丙氨酸的带电氨基酸置换位置28的Asn；
在位置28用Asn、Asp或Glu置换；
在位置28用Glu置换；
用带电氨基酸置换位置29的Thr；
用选自Lys、Arg、His、Asp、Glu、磺基丙氨酸和高磺基丙氨酸的带电氨基酸置换位置29的Thr；
在位置29用Asp、Glu或Lys置换；
在位置29用Glu置换；
在位置29之后插入1-3个带电氨基酸；
在位置29之后插入Glu或Lys；
在位置29之后插入Gly-Lys或Lys-Lys；或其组合，
和至少一个选自组A或组B或其组合的氨基酸修饰；
其中组A为选自位置16的Ser被Thr或AIB置换的氨基酸修饰；且
其中组B是选自以下的氨基酸修饰：
用非-天然氨基酸置换位置1的His，其降低肠降血糖素肽对二肽基肽酶IV (DPP-IV)切割的敏感性，
用非-天然氨基酸置换位置2的Ser，其降低肠降血糖素肽对二肽基肽酶IV (DPP-IV)切割的敏感性，
用Phe或Val置换在位置10的Tyr；
用Arg置换位置12的Lys；
用Ala或AIB置换在位置20的Gln；
用Glu置换位置21的Asp；
用Ala或AIB置换在位置24的Gln；
用Leu或Nle置换位置27的Met；
或其组合；
且其中所述肠降血糖素肽具有胰高血糖素激动剂活性；
(iii)SEQ ID NO:701的肠降血糖素肽，其被修饰以包含
(a) 赋予GIP激动剂活性的位置1的氨基酸修饰，
(b) (1)在位置i和i+4的氨基酸侧链之间或在位置j和j+3的氨基酸侧链之间的内酰胺桥，其中i是12、13、16、17、20或24，且其中j是17或
(2)用α,α-二取代氨基酸置换所述类似物的位置16、20、21和24的1、2、3个或所有氨基酸，
(c) 在位置27、28和29的1、2个或所有的氨基酸修饰，和
(d) 1-6个另外的氨基酸修饰，
其中所述类似物对于GIP受体激活的EC50为约10nM或更低；
(iv)具有以下的SEQ ID NO:1的序列：
(i)用C4至C30脂肪酸酰化或烷基化的位置10的氨基酸，和
(ii)位置16的AIB；
(v)通过不多于十个氨基酸修饰而不同于SEQ ID NO:701的氨基酸，所述氨基酸修饰包含在位置16、20、21和/或24用AIB的氨基酸置换，和在位置1和/或2的氨基酸修饰，其提供对二肽基肽酶IV切割减少的敏感性，其中所述肠降血糖素肽显示天然GLP-1对GLP-1受体的活性的至少20%；
(vi)权利要求(i)-(v)中任一项的类似物，其还包含位置29的氨基酸C端的GPSSGAPPPS(SEQ ID NO:95)或XGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:96)的氨基酸序列，其中X为任何氨基酸，任选地甘氨酸；和
(vii)具有以下氨基酸修饰的SEQ ID NO:1的氨基酸：位置1的Tyr、位置2的AIB、位置10的Lys，其中所述Lys通过γ-Glu-γ-Glu二肽间隔物共价结合至C16脂肪酰基、位置12的Ile、位置16的Lys、位置17的Gln、位置18的Ala、位置20的AIB、位置21的Glu、位置24的Asn、位置27的Leu、位置28的Ala、位置29的Gly，随后为位置29的氨基酸C端的SEQ ID NO:95的氨基酸和代替C端α羧酸酯基的C端酰胺。
13.权利要求12的缀合物，其中所述胰岛素肽包含A链和B链，其中所述A链包含序列
GIVX4X5CCX8X9X10CX12LX14X15LX17X18YCX21-R13 (SEQ ID NO:19)，且所述B链包含序列R22-X25LCGX29X30LVX33X34LYLVCGX41X42GFX45 (SEQ ID NO:20)，其中
X4为谷氨酸或天冬氨酸；
X5为谷氨酰胺或谷氨酸
X8为组氨酸、苏氨酸或苯丙氨酸；
X9为丝氨酸、精氨酸、赖氨酸、鸟氨酸或丙氨酸；
X10为异亮氨酸或丝氨酸；
X12为丝氨酸或天冬氨酸；
X14为酪氨酸、精氨酸、赖氨酸、鸟氨酸或丙氨酸；
X15为谷氨酰胺、谷氨酸、精氨酸、丙氨酸、赖氨酸、鸟氨酸或亮氨酸；
X17为谷氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、赖氨酸、鸟氨酸或谷氨酰胺；
X18为甲硫氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酸或苏氨酸；
X21选自丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、组氨酸、色氨酸、酪氨酸和甲硫氨酸；
X25为组氨酸或苏氨酸；
X29选自丙氨酸、甘氨酸和丝氨酸；
X30选自组氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、高磺基丙氨酸和磺基丙氨酸；
X33选自天冬氨酸和谷氨酸；
X34选自丙氨酸和苏氨酸；
X41选自谷氨酸、天冬氨酸或天冬酰胺；
X42选自丙氨酸、鸟氨酸、赖氨酸和精氨酸；
X45为酪氨酸或苯丙氨酸；
R22选自AYRPSE (SEQ ID NO:14)、FVNQ (SEQ ID NO:12)、FVKQ (SEQ ID NO:8)、PGPE(SEQ ID NO:11)、三肽甘氨酸-脯氨酸-谷氨酸、三肽缬氨酸-天冬酰胺-谷氨酰胺、二肽脯氨酸 - 谷氨酸、二肽天冬酰胺-谷氨酰胺、谷氨酰胺、谷氨酸和N端胺；且
R13为COOH或CONH2。
14.权利要求13的缀合物，其中所述A链包含序列GIVEQCCX8X9ICSLYQLENYCX21-R13 (SEQID NO:73)，且所述B链包含序列R22-X25LCGX29X30LVX33X34LYLVCGX41X42GFX45 (SEQ ID NO:20)
X8为组氨酸或苏氨酸；
X9为丝氨酸、赖氨酸或丙氨酸；
X21为丙氨酸、甘氨酸或天冬酰胺；
X25为组氨酸或苏氨酸；
X29选自丙氨酸、甘氨酸和丝氨酸；
X30选自组氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、高磺基丙氨酸和磺基丙氨酸；
X33选自天冬氨酸和谷氨酸；
X34选自丙氨酸和苏氨酸；
X41选自谷氨酸、天冬氨酸或天冬酰胺；
X42选自丙氨酸、鸟氨酸、赖氨酸和精氨酸；
X45为酪氨酸或苯丙氨酸；
R22选自FVNQ (SEQ ID NO:12)、FVKQ (SEQ ID NO:8)、三肽缬氨酸-天冬酰胺-谷氨酰胺、二肽天冬酰胺-谷氨酰胺、谷氨酰胺和N端胺；且
R13为COOH或CONH2。
15.权利要求13的缀合物，其中所述B链包含序列R22-X25LCGX29X30LVX33X34LYLVCGX41X42GFX45YT-Z1-B1 (SEQ ID NO:142)，其中
Z1是选自天冬氨酸-赖氨酸、赖氨酸-脯氨酸和脯氨酸-赖氨酸的二肽；且
B1选自苏氨酸、丙氨酸或苏氨酸-精氨酸-精氨酸三肽。
16.权利要求11的缀合物，其中所述胰岛素肽包含
A链序列GIVEQCCX8SICSLYQLENYCX21 (SEQ ID NO:3)；和
B链序列R22-HLCGSHLVEALYLVCGERGFX45 (SEQ ID NO:15)，其中B链通过二硫键与A链连接；且
R22为键或选自FVNQ (SEQ ID NO:12)、FVKQ (SEQ ID NO:8)、VNQ、NQ和Q的1-4个氨基酸序列；
X8选自苏氨酸和组氨酸；
X21选自天冬酰胺、赖氨酸、甘氨酸、丙氨酸；且
X45为组氨酸、酪氨酸或苯丙氨酸。
17.权利要求16的缀合物，其中所述连接肠降血糖素与胰岛素肽的线性链间隔物包含以下的通用结构：
其中直链间隔物的半胱氨酸氨基酸通过酰胺键连接至肠降血糖素的羧基端且Q1为胰岛素B链的N端。
18.权利要求17的缀合物，其中所述胰岛素肽包含
A链序列GIVEQCCTSICSLYQLENYCN-R13 (SEQ ID NO:1)；和
选自以下的B链序列：
FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKT (SEQ ID NO:2)
FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTKPT (SEQ ID NO:9) FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTDKT (SEQ ID NO:5)和
FVKQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTEKT (SEQ ID NO:6)。
19.权利要求1-8中任一项的缀合物，其中
肠降血糖素肽的C端氨基酸通过所述直链间隔物在B链的N端α胺共价连接至胰岛素肽；
所述胰岛素肽包含
A链序列GIVEQCCX8SICSLYQLENYCX21 (SEQ ID NO:3)；和
B链序列R22-HLCGSHLVEALYLVCGERGFX45 (SEQ ID NO:15)，其中B链通过二硫键与A链连接；且
R22为键或选自FVNQ (SEQ ID NO:12)、FVKQ (SEQ ID NO:8)、VNQ、NQ和Q的1-4个氨基酸序列；
X8选自苏氨酸和组氨酸；
X21选自天冬酰胺、赖氨酸、甘氨酸、丙氨酸；且
X45为组氨酸、酪氨酸或苯丙氨酸；且
所述肠降血糖素肽包含
序列X80X81X82GTFTSDYSX83YLX84X85X86X87AX88X89FX90X91WLX92X93X94-Z1 (SEQ ID NO:1928)，其中
X80为His、Tyr、D-组氨酸、脱氨基组氨酸、羟基-组氨酸、乙酰基-组氨酸、高组氨酸或α,α-二甲基咪唑乙酸(DMIA)、N-甲基组氨酸、α-甲基组氨酸或咪唑乙酸；
X81为Ser、D-丝氨酸、Ala、Val、甘氨酸、N-甲基丝氨酸或氨基异丁酸(AIB)、N-甲基丙氨酸和D-丙氨酸；
X82为Gln或Glu；
X83为Lys或Ile；
X84为Asp或Glu；
X85为Lys、Arg、Ser或Glu；
X86为Arg或Gln；
X87为Ala或Arg；
X88为氨基异丁酸、Gln或Lys；
X89为Asp或Glu；
X90为Val或Ile；
X91为Asn、Gln或Ala；
X92为Leu、Val或Met；
X93为Ala、Asp、Lys Asn或Ala；
X94为Gly或Thr；且Z1选自-COOH、GPSSGAPPPS (SEQ ID NO:820)、KRNRNNIA (SEQ IDNO:821)和KRNR (SEQ ID NO:822)。
20.权利要求19的缀合物，其中
X80为His或Tyr；
X86为氨基异丁酸；且
Z1为GPSSGAPPPS (SEQ ID NO:820)。
21.权利要求19的缀合物，其中
所述肠降血糖素肽是选自以下的肽：
Y(aib)EGTFTSDYSIYLDKQAA(aib)EFVNWLLAGGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:756)，
H(aib)QGTFTSDYSKYLDERAAQDFVQWLLDGGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:1931)，
H(aib)EGTFTSDVSSYLEEQAAKEFIAWLVKGGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:1932)，
HSQGTFTSDYSKYLDSRRAQDFVQWLMNTGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:1933)，和
YaibEGTFISDYSIYLDRQAAaibEFVNWLLAGGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:1934)；
所述连接肠降血糖素与胰岛素肽的线性链间隔物包含式II的通用结构：
其中R1、R2、R3和R4独立地选自H和CH3，n为0或1；且m为1、2或3；且
所述胰岛素肽包含A链序列GIVEQCCTSICSLYQLENYCN-R13 (SEQ ID NO:1)和选自以下的B链序列：
FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKT (SEQ ID NO:2)
FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTKPT (SEQ ID NO:9) FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTDKT (SEQ ID NO:5)
FVKQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTEKT (SEQ ID NO:6)。
22.权利要求19-21中任一项的缀合物，其中
所述连接肠降血糖素与胰岛素肽的线性链间隔物包含式II的通用结构：
其中R1、R2、R3和R4独立地选自H和CH3，n为0，且m为2。
23.权利要求1-10中任一项的缀合物，其中
所述肠降血糖素肽包含序列
Y(aib)EGTFTSDYSIYLDKQAA(aib)EFVNWLLAGGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:756)或
H(aib)QGTFTSDYSKYLDERAAQDFVQWLLDGGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:1931)；且
所述胰岛素肽包含A链序列GIVEQCCTSICSLYQLENYCN-R13 (SEQ ID NO:1)和选自以下的B链序列：
FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKT (SEQ ID NO:2)，
FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTKPT (SEQ ID NO:9)，FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTDKT (SEQ ID NO:5)，和
FVKQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTEKT (SEQ ID NO:6)。
24.权利要求1-10、12-15和19-23中任一项的缀合物，其中
i) 选自所述肠降血糖素肽的位置10、16、20、30和40或所述胰岛素肽的位置B24、B28或B29的位置的一个或两个氨基酸的侧链，其进一步包含非天然烷基或酰基；或
ii) 选自肠降血糖素肽的位置24、30或40或胰岛素肽的位置B24、B28或B29的位置的一个或两个氨基酸的侧链连接至亲水部分，任选地所述亲水部分为聚乙二醇；或
iii) i)和ii)的组合。
25.权利要求24的缀合物，其中
i) 氨基酸位置10或40的侧链进一步包含非天然烷基或酰基；或
ii) 所述肠降血糖素肽的位置24或40或所述胰岛素肽的位置B28或B29的氨基酸的侧链连接至亲水部分，任选地所述亲水部分为聚乙二醇；或
iii) i)和ii)的组合。
26.权利要求25的缀合物，其中酰基或烷基连接至所述肠降血糖素肽的位置10的氨基酸的侧链。
27.权利要求26的缀合物，其中所述肠降血糖素肽包含在位置10用式I的氨基酸的氨基酸置换：
其中n = 1至4，
其中式I的氨基酸的侧链共价连接至酰基或烷基。
28.权利要求1-27中任一项的缀合物的前药衍生物，其中具有以下结构的通用结构的前药肽元件连接至所述胰岛素A链的N端胺：
其中
R1为(C1-C6烷基)NH-R9或(C1-C6烷基)NH-S1-R9；
R2为H或C1-C6烷基；
R3选自C1-C4烷基、C3-C8烯基、(C0-C4烷基)(C4-C6环烷基)、(C0-C4烷基)(C3-C5杂环基)、(C0-C4烷基)(C6-C10芳基)或者R4和R3与它们所连接的原子一起形成4、5或6元杂环；
R4和R8独立地选自H、C1-C18烷基、C2-C18烯基、(C1-C18烷基)OH, (C1-C18烷基)SH、(C2-C3烷基)SCH3、(C1-C4烷基)CONH2、(C1-C4烷基)COOH、(C1-C4烷基)NH2、(C1-C4烷基)NHC(NH2 +)NH2、(C0-C4烷基)(C3-C6环烷基)、(C0-C4烷基)(C2-C5杂环基)、(C0-C4烷基)(C6-C10芳基)R7、(C1-C4烷基)(C3-C9杂芳基)和C1-C12烷基(W1)C1-C12烷基，其中W1为选自N、S和O的杂原子或者R4和R8与它们所连接的原子一起形成C3-C6环烷基；
R10、R11、R12和R13独立地选自H、CH3、(C1-C4烷基)COOH、(C1-C4烷基)NH2、(C1-C4烷基)NHC(NH2 +)NH2和CH2(C3-N2杂环基);
R5为NHR6或OH;
R6为H或C1-C8烷基;
R7选自H、OH、C1-C18烷基、C2-C18烯基、(C0-C4烷基)NH2和(C0-C4烷基)OH；
R9选自C20-C30酰基；且
S1是键或由1-6个氨基酸组成的间隔物，其中所述间隔物包含一个或多个选自选自天冬氨酸、谷氨酸、磺基丙氨酸、精氨酸和赖氨酸的带电氨基酸。
29.权利要求1-27中任一项的缀合物，其中所述胰岛素肽为单链胰岛素且连接B和A链的肽接头选自SSSSKAPPPSLPSPSRLPGPSDTPILPQR (SEQ ID NO:1922)、SSSSRAPPPSLPSPSRLPGPSDTPILPQK (SEQ ID NO:1923)、GAGSSSX57X58 (SEQ ID NO:76), GYGSSSRR (SEQ ID NO:61)和GYGSSSX57X58APQT；(SEQ ID NO:77)，其中
X57和X58独立地为精氨酸、赖氨酸或鸟氨酸。
30.权利要求29的缀合物，其中所述肽接头选自GYGSSSRR (SEQ ID NO:61)和GAGSSSRR(SEQ ID NO:1925)。
31.权利要求1-11中任一项的缀合物，其中所述肠降血糖素肽包含序列X1X2EGTFTSDX6SSYLEEQAAKEFIAWLVK-R4 (SEQ ID NO:1936)或X1X2QGTFTSDYSKYLDERX5AKDFVX3WLMN-R4 (SEQID NO:1937)
其中
X1=His、D-组氨酸、脱氨基组氨酸、羟基-组氨酸、乙酰基-组氨酸、高组氨酸或α,α-二甲基咪唑乙酸(DMIA)、N-甲基组氨酸、α-甲基组氨酸或咪唑乙酸，
X2=Ser、D-丝氨酸、Ala、Val、甘氨酸、N-甲基丝氨酸或氨基异丁酸(AIB)、N-甲基丙氨酸或D-丙氨酸；
X3=Ala、Gln或Cys-PEG；
R4=Thr-CONH2或Cys-PEG或GGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:515)、GGPSSGAPPPSC-PEG (SEQID NO:516)或GGPSSGAPPPSCK(rEC16)C (SEQ ID NO:1935)
X5=Ala或Arg且
X6= 缬氨酸、酪氨酸或K(rEC16)C
其中当X3为Cys-PEG时，X4不是Cys-PEG或GGPSSGAPPPSC-PEG (SEQ ID NO:516)，且当X2=Ser时，X1不是His。
32.权利要求1-31中任一项的缀合物，其还包含连接至所述肠降血糖素肽的羧基端的选自SEQ ID NO:78、79和80的肽。
33.权利要求1-10中任一项的缀合物，其中所述肠降血糖素肽包含具有GIP激动剂活性的胰高血糖素(SEQ ID NO:701)的类似物，所述类似物包含以下修饰中的一种或多种：
(a) 赋予GIP激动剂活性的位置1的氨基酸修饰，任选地其中位置1的氨基酸为缺乏咪唑侧链的氨基酸；
(b) 位置16的Ser被式IV的氨基酸的氨基酸置换：
[式IV]，
其中n为1至7，其中R1和R2各自独立地选自H、C1-C18烷基、(C1-C18烷基)OH、(C1-C18烷基)NH2、(C1-C18烷基)SH, (C0-C4烷基)(C3-C6)环烷基、(C0-C4烷基)(C2-C5杂环基)、(C0-C4烷基)(C6-C10芳基)R7和(C1-C4烷基)(C3-C9杂芳基), 其中R7为H或OH，且式IV的氨基酸的侧链包含游离氨基，所述式IV的氨基酸任选地为高Lys、Lys、Orn或2,4-二氨基丁酸(Dab)，
(c) 用α,α-二取代氨基酸置换所述类似物的位置16、20、21和24的1、2、3个或所有氨基酸，
(d) 在位置27、28和29的1、2个或所有的氨基酸修饰，和
(e) 相对于所述胰高血糖素序列(SEQ ID NO:701)，1-9个另外的氨基酸修饰，
其中所述类似物对于GIP受体激活的EC50为约10nM或更低。
34.权利要求33的缀合物，其中所述肠降血糖素肽包含以下修饰：(a)位置1的氨基酸为大的、芳族氨基酸，任选地Tyr，且(b)其中(i)用大的、脂族氨基酸、任选地Leu置换位置27的Met，(ii)用小的脂族氨基酸、任选地Ala置换位置28的Asn或(iii)用小的脂族氨基酸、任选地Gly置换位置29的Thr或其中所述类似物包含(i)、(ii)和(iii)的组合。
35.权利要求33或34的缀合物，其中所述肠降血糖素肽还包含在位于位置29的氨基酸C端的位置连接至所述肽的GPSSGAPPPS (SEQ ID NO:820)或XGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:96)的氨基酸序列，其中X为任何氨基酸，任选地Gly。
36.权利要求33-35中任一项的缀合物，其中所述肠降血糖素肽还包含以下修饰中的一种或多种：
(a) 用D-Ser、Ala、D-Ala、Gly、N-甲基-Ser、AIB、Val或α-氨基-N-丁酸置换位置2的Ser；
(b) 用Glu置换位置3的Gln；
(c) 用氨基酸、任选地式I的氨基酸置换位置10的氨基酸Tyr：
其中n = 1至4，
其包含共价连接至酰基或烷基的侧链；
(d) 在所述类似物的C端氨基酸添加包含共价连接至酰基或烷基的侧链的氨基酸、任选地式I的氨基酸；
(e) 用Ile置换位置12的Lys；
(f) 用Gln置换位置17的Arg；
(g) 用Ala置换位置18的Arg；
(h) 用Glu置换位置21的Asp；
(i) 用Asn置换位置24的Gln；和
(j) 用电荷中性基团、任选地酰胺替代C端氨基酸的羧酸。
37.权利要求1-10中任一项的缀合物，其中所述肠降血糖素肽包含HAEGTFTSDVSSYLEEQAAREFIAWLVRGRG (SEQ ID NO:700)、HAEGTFTSDVSSYLEGQAAKEFIAWLVKGRG (SEQ ID NO:703)、HAEGTFTSDVSSYLEGQAAKEFICWLVKGR (SEQ ID NO:717)、HSQGTFTSDYSKYLDSRRAQDFVQWLMNT (SEQID NO:701)或HSQGTFTSDYSKYLDERRAQDFVQWLMNT (SEQ ID NO:699)的序列，任选地(SEQ ID NO:703)、(SEQ ID NO:717)、(SEQID NO:701)或(SEQ ID NO:699)中的任一者进一步包含GPSSGAPPPS (SEQ ID NO:820)或GGPSSGAPPPS (SEQ ID NO:1096)的氨基酸序列的末端延伸。
38.权利要求1-27或29-34中任一项的缀合物的衍生物，其进一步包含结构U-J，其中
U为氨基酸或羟酸；
J为通过J的羧基部分与所述缀合物的胺之间的酰胺键连接至所述缀合物的N-烷基化氨基酸，其中来自所述缀合物的U-J的化学切割半衰期(t1/2)在生理条件下在PBS中为至少约1小时至约1周。
39.权利要求38的缀合物，其还包含共价连接至U-J的氨基酸侧链的酰基或烷基。
40.权利要求39的缀合物，其中所述酰基或烷基共价连接至对应于天然胰高血糖素(SEQ ID NO:701)的位置10的所述肠降血糖素肽的位置或选自所述胰岛素肽的B1、B3、B28或B29的一个或多个位置或所述结构U-J的氨基酸的侧链。
41.在两个肠降血糖素-胰岛素缀合物之间形成的二聚体，其中所述第一和第二肠降血糖素-胰岛素缀合物独立地选自前述权利要求中任一项的缀合物。
42.药物组合物，其包含前述权利要求中任一项的缀合物或其药学上可接受的盐，和药学上可接受的载体。
43.用于向有需要的患者施用胰岛素激动剂/肠降血糖素缀合物的试剂盒，所述试剂盒包含权利要求42的药物组合物；和用于向患者施用所述组合物的装置。
44.权利要求42的组合物的缀合物或其药学上可接受的盐用于治疗糖尿病的用途。
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