CN1709906A - α-促黑激素的环状类似肽及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种α-促黑激素的环状类似肽是包含式I氨基酸残基序列的由8-30个氨基酸残基组成的环化多肽:Xaa7-cyclo(Xaa1-Xaa2-Xaa3-Xaa4-Xaa5-Gly-Xaa6)(式I)其中,Xaa7为Nle或Ac-Nle;Xaa1为Asp、Glu或它们中之一的修饰物;Xaa2为His、Phe、Tyr,、Trp、Pro或它们中之一的修饰物;Xaa3为Phe、Tyr、Trp或它们中之一的修饰物;Xaa4为Arg、Lys或它们中之一的修饰物;Xaa5为Trp、Phe、Tyr、His、Pro或它们中之一的修饰物;Xaa6为Lys、Orn、Dab(2,4-二氨基丁酸)、Dpr(2,3-二氨基丙酸)或它们中之一的酰胺化物;Xaa1与Xaa6之间通过酰氨键形成环肽。
Description
技术领域
本发明涉及多肽及其应用,特别是涉及一种α-促黑激素的环状类似肽、它的盐和衍生物,及其这些物质在制药中的应用。
背景技术
通常情况下,当人的皮肤经常受到紫外线照射或人在过多享受日光浴时,紫外线会穿透人的表皮层,并对皮肤造成伤害。皮肤暴晒后,通常需要几天的时间合成黑色素,以产生一种保护屏障。而在黑色素合成的这段时间,皮肤很容易晒伤。若皮肤经常晒伤则容易诱发皮肤癌。据统计,目前皮肤癌占癌症总病例的1.4%,对人类健康构成严重威胁,而且全世界范围内皮肤癌的患病率有不断增高的趋势,患者的年龄则越来越小。世界卫生组织的统计数据表明,世界上每年有2-3百万由非黑素瘤诱发的皮肤癌患者以及13万恶性黑素瘤患者,并且患病率还在不断升高。这类疾病在我国沿海和高山地区较多见。因此,预防皮肤癌的药品具有广阔的市场前景。
人体皮肤中分布有大量的黑色素细胞,它分泌出黑色素的颗粒散布于皮肤之中,使皮肤显出颜色,而颜色的深浅主要取决于黑色素细胞的数量和功能保持稳定,以维持正常肤色。但在某些基因变异情况下,黑色素细胞内酪氨酸酶遭到破坏,使得黑色素合成速度变慢,甚至黑色素的形成中断,导致皮肤患白癜风等色素性脱失性疾病。据统计,在南亚和非洲国家,白癜风的发病率约为3-4%,在美、欧等地区该病的发病率约为1%,在我国则为1-2%。因此,治疗白癜风等色素性脱失性疾病的药品也具有广阔的市场前景。
此外,人们把皮肤黝黑看成是健康、美丽、成功、和性感的象征。但是如果依靠晒太阳来达到变黑的效果,则会付出代价,因为紫外线会晒伤皮肤,甚至会诱发皮肤癌。现已经有相当一部分人通过tanning美容的方式使自己拥有健康黝黑的皮肤,这种美容方式在西方国家尤为盛行。
皮肤癌的预防、白癜风的治疗以及tanning美容都是通过皮肤致黑实现的。皮肤致黑的主要调控因子之一是天然激素α-促黑激素(α-MSH)。α-MSH是一种十三肽,氨基酸序列为Ac-Ser-Tyr-Ser-Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly10-Lys-Pro-Val-NH2,来源于其前体前阿黑皮素(pro-opiomelanocortin,POMC),主要是在脑垂体中产生,此外亦可在胃肠道,皮肤,性腺等外周部位中产生。α-MSH作用于黑素细胞上的MC1受体,激活酰苷环化酶,从而引起细胞内cAMP含量的增加。cAMP通过蛋白激酶A激活酪氨酸酶-合成黑色素的关键酶,从而催化黑色素的合成。合成的黑色素可以通过黑素细胞伸出的树枝状结构扩散到临近的角质细胞中,使皮肤显现黑色。
α-MSH在体内易被血清蛋白酶分解,其作用没有持续性。在过去的几十年中,人们研究了一系列的α-MSH的类似肽,希望找到效果更好且持续作用时间更长的多肽。人们对α-MSH的类似肽的研究主要集中在变黑强度和持续效果两个方面。研究表明His-Phe-Arg-Trp序列是α-MSH与其受体相互作用的核心序列,也是α-MSH与其受体相互作用的最小序列,因此现在大多数人研究α-MSH类似肽时,主要集中在不改变其氨基酸核心序列的前提下进行设计多肽。在众多的已知α-MSH类似肽中,Melanotan I(MT I),序列为[Nle4,Dphe7]-α-MSH以及Melanotan II(MT II),序列为Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Arg-Trp-Lys)-NH2有较好的效果,其致黑强度分别是天然α-MSH的26倍和100倍,并且在体内不易被血清蛋白酶分解,因此有较好的持续效果。毒理学研究也没有发现悬殊毒性作用。MT I和MT II均已经进入临床实验。然而,MT I和MT II也不是十分理想,其致黑强度和持续效果都有待进一步改进,副作用也较明显。因此,寻找比MT I和MTII致黑效果更好、副作用更小的α-MSH类似肽是研究热点之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种α-促黑激素的环状类似肽。
本发明所提供的α-促黑激素的环状类似肽,是包含式I氨基酸残基序列的由8-30个氨基酸残基组成的环化多肽:
Xaa7-cyclo(Xaa1-Xaa2-Xaa3-Xaa4-Xaa5-Gly-Xaa6)(式I)
其中,Xaa7为Nle(正亮氨酸)或Ac-Nle(乙酰化的正亮氨酸);Xaa1为Asp、Glu或它们中之一的修饰物;Xaa2为His、Phe、Tyr,、Trp、Pro或它们中之一的修饰物;Xaa3为Phe、Tyr、Trp或它们中之一的修饰物;Xaa4为Arg、Lys或它们中之一的修饰物;Xaa5为Trp、Phe、Tyr、His、Pro或它们中之一的修饰物;Xaa6为Lys、Orn、Dab(2,4-二氨基丁酸)、Dpr(2,3-二氨基丙酸)或它们中之一的酰胺化物;Xaa1与Xaa6之间通过酰氨键形成环肽。
Xaa7优选为Ac-Nle;Xaa1优选为Asp或其修饰物;Xaa2优选为His、Pro或所述氨基酸的修饰物,更优选为His或其修饰物,His的修饰物可为His(Fmoc)、His(Trt)等;Xaa3优选为Phe、Tyr或所述氨基酸的修饰物,更优选为Phe或其修饰物,Phe的修饰物可为Phe(4-Br)、Phe(4-Cl)、Phe(2-Cl)、Phe(2,4-diCl)、Phe(3,4-diCl)、Phe(3,4-diF)、Phe(3,4-di-OMe)、Phe(4-Me)等;Xaa4为Arg、Lys或它们中之一的修饰物,Arg的修饰物可为Arg(Tos)、Arg(Pbf)、Arg(Mtr)、Arg(Me)、Arg(Pmc)等,Lys的修饰物可为Lys(2-Cl-Z)、Lys(Ac)、Lys(Boc)、Lys(Dnp)、Lys(Tfa)、Lys(Trt)等;Xaa5优选为Trp、Phe、Tyr或所述氨基酸的修饰物,更优选为Trp或其修饰物,Trp的修饰物可为Trp(Boc)、Trp(For)等。
构成本发明环化多肽的氨基酸残基可为右旋(D型)或左旋(L型)构象,其中Xaa3尤其优选为右旋的Phe(D-Phe)。
所述α-促黑激素的环状类似肽优选为具有下述氨基酸残基序列之一的环化八肽:
1)Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Lys);
2)Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Orn);
3)Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Dab);
4)Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Dpr);
5)Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys);
6)Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Arg-Trp-Gly-Orn);
7)Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Arg-Trp-Gly-Dab);
8)Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Arg-Trp-Gly-Dpr);
9)Ac-Nle-cyclo(Glu-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Lys);
10)Ac-Nle-cyclo(Glu-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Orn);
11)Ac-Nle-cyclo(Glu-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Dab);
12)Ac-Nle-cyclo(Glu-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Dpr);
13)Ac-Nle-cyclo(Glu-His-D-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys);
14)Ac-Nle-cyclo(Glu-His-D-Phe-Arg-Trp-Gly-Orn);
15)Ac-Nle-cyclo(Glu-His-D-Phe-Arg-Trp-Gly-Dab);
16)Ac-Nle-cyclo(Glu-His-D-Phe-Arg-Trp-Gly-Dpr)。
所述α-促黑激素的环状类似肽最优选的氨基酸残基序列Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Lys)。
本发明的α-促黑激素的环状类似肽包括由八个氨基酸残基组成的七元环肽,该七元环肽是通过酸性氨基酸Xaa1与碱性氨基酸Xaa6的有活性的侧链半族之间生成共价键而获得的。本发明包括但不限于八个氨基酸,可以该环化八肽为核心,向两边扩展至三十个氨基酸残基的长度,以八到二十个氨基酸残基为佳。设计思路是保持核心序列七元环不变,在两端添加其它氨基酸序列,只要α-促黑激素环状类似肽与MC1受体的结合强度不减弱,那么它的生物学活性也不会减弱。所述α-促黑激素的环状类似肽的衍生物和类似物也属于本发明的保护范围。
本发明的α-促黑激素的环状类似肽,可以采用常规的化学合成法、天然合成法、重组DNA技术、利用生物化学的方法或酶分裂大分子得到;优选为化学合成法,采用化学合成法,可以加入在自然状态下侧链中很难出现的氨基酸,比如可对N端或C端进行修饰,而且合成的肽具有更高的稳定性,更明确的表达式,且不易被蛋白酶降解;所述化学合成法优选为多肽固相合成法(J.M.Stewart & J.D.Young,Solid PhasePeptide Synthesis,2nd edition,Pierce Chemical Co.,Rockford,111.1984),固相合成过程是将C末端氨基酸的羧基偶联到树脂上并不断加入N-a保护的氨基酸,所述保护基团可为本领域中任意一种可用的保护基团。在每加入一个新的氨基酸增长链之前,先前加入的氨基酸要去保护,将氨基酸偶联到适当的树脂的方法可参见专利号为4,224,946的美国专利,此类固相合成的实例可参考:Merrifield,1964,J.Am.Chem.Soc.85:2149;Vale等,1981;Science 213:1394-1397,Marki等,1981;J.Am.Chem.Soc.103:3178和专利号为4,316,891的美国专利。
用上述方法合成的α-促黑激素的环状类似肽可采用层析法(包括离子交换层析法,亲和层析法,体积柱层析法等)、高效液相色谱(HPLC)或差示溶解度法等任一可用的纯化蛋白的方法,优选为反相HPLC法。
本发明的第二个目的是提供一种促进皮肤黑色素合成的药物,其活性成分为上述α-促黑激素的环状类似肽。该药物专一性地作用于黑皮质素(melanocortin)的受体,可用于皮肤的美容,使用剂量(α-促黑激素的环状类似肽/kg体重/day)范围为0.1ug-10mg,优选范围为1ug-1mg,最优选范围为10ug-100ug,疗程为10-30天。
本发明的第三个目的是提供一种皮肤癌的预防和治疗性药物,其活性成分为上述α-促黑激素的环状类似肽。该药物专一性地作用于melanocortin的受体,可减少因紫外线照射而引起皮肤表皮层细胞损伤。α-促黑激素的环状类似与人体中的MC1受体相互作用,刺激色素细胞,使色素扩散,达到使皮肤整体变黑,达到阻止紫外线对皮肤的损伤,从而起到预防皮肤癌的功效,使用剂量(α-促黑激素的环状类似肽/kg体重/day)范围为1ug-100mg,优选范围为10ug-20mg,最优选范围为100ug-5mg,疗程为20-60天。
本发明的第四个目的是提供一种因色素分泌失调导致的色素型疾病的治疗性药物,其活性成分为上述α-促黑激素的环状类似肽。该药物专一性地作用于melanocortin的受体,可用于对白癜风或后天性色素着色不足色素疾病,如糠疹、白糠疹、花斑癣、自发的滴状黑色素过少症以及脱色痔等色素性疾病的治疗。激活黑色素细胞的活性是治愈此类疾病关键,而α-促黑激素的环状类似肽和MC1受体结合后,可激活酪氨酸酶,使白斑处黑色素细胞逐渐被活跃,形成密集型小黑点,最终达到治愈的目的,使用剂量(α-促黑激素的环状类似肽/kg体重/day)范围为0.2ug-20mg,优选范围为2ug-2mg,最优选范围为20ug-200ug,疗程为15-45天。
本发明所提供的上述药物的活性成分均为α-促黑激素的环状类似肽。
在药物制备过程中,所述α-促黑激素的环状类似肽也可以药学上可接受的盐的形式存在,药剂学上可接受的盐包括由有机或无机碱,有机或无机酸得到的盐。由无机碱得到的盐包括铝盐,铵盐,钙盐,铜盐,铁盐,亚铁盐,锂盐,镁盐,锰盐,亚锰盐,钾盐,钠盐,锌盐等,效果较好的为铵盐,钾盐,钙盐,锂盐,镁盐,和钠盐。药剂学上可接受的无毒的有机碱盐包括伯胺盐,仲胺盐和叔胺盐,其中,胺是可以被替换的,包括天然被替换的胺,环胺,和碱性离子交换树脂,如精氨酸,甜菜碱(三甲铵乙内酯),咖啡因,胆碱,N,N’一联苄基乙(撑)二胺(N,N’-dibenzylethylenediamine),二乙基胺(diethylamine),2-二乙基氨基乙醇(2-diethylaminoethanol),2--甲基氨基乙醇(2-dimethylaminoethanol),氨基乙醇,乙(撑)二胺,N-乙烷基-吗啉(N-ethyl-morpholine),N-乙烷基哌啶(N-ethylpiperidine),葡糖胺,gluxosamine,组氨酸,hydrabamine,异丙胺,赖氨酸,甲基葡糖胺(methylglucamine),吗啉,哌嗪,哌啶,聚胺树脂,普鲁卡因,嘌呤,可可碱,三乙胺,三甲胺,tripropylamine,tromethamine等。与本发明α-促黑激素的环状类似肽反应的酸可以是盐酸、磷酸、乙酸、草酸或酒石酸等,优选为乙酸盐。
本发明的药物可采用口服给药、经皮给药、皮下注射给药、静脉内给药、肌肉内给药、经肺吸入给药、舌下给药或经鼻给药等多种给药方式。
根据采用的给药方式,可将本发明的药物制成合适的剂型,如注射液、片剂、粉剂、粒剂、胶囊、口服液、糖浆、可用于皮肤表面的油膏和药贴、气雾胶以及鼻喷剂等多种形式。上述各种剂型的药物均可以按照药学领域的常规方法制备。
需要的时候,在上述药物中可以加入一种或多种药学上可接受的载体。所述载体包括但不限于水、盐溶液,例如生理盐水、缓冲液、葡萄糖、甘油、乙醇以及它们的结合物等。可接受的药物载体包括药学领域常规的稀释剂、赋形剂、保护剂、吸收促进剂、填充剂、粘合剂、湿润剂、崩解剂、表面活性剂、吸附载体等。所述赋形剂可为明胶、羟基纤维素、氯化钠和聚乙二醇,优选为氯化钠;所述保护剂可为EDTA或苯甲烷铵,优选为苯甲烷铵;所述促吸收剂可为聚山梨酯-80、氮酮、羧甲基纤维素、9-十二烷基醚等,优选为氮酮。
本发明在已知的α-促黑激素的环状类似肽MT-II基础上进行了非常规改造,在环内增加了一个Gly进行了扩环,变六元氨基酸为七元氨基酸环,并改变了其核心序列,其效果出乎意料,所得到的一系列a-MSH类似肽表现出了比MT-II更优越的致黑活性。使皮肤变黑强度显著增加,变黑持续时间显著延长,并增加了α-促黑激素的环状类似肽在体内的血浆稳定性,使有效使用剂量降低,从而避免了因药剂用量带来的药物副作用。通过给实验动物注射有效剂量的本发明的α-促黑激素的环状类似肽或其药物学上可接受的盐,证实能够实现a-MSH的生物学活性。本发明的α-促黑激素的环状类似肽可作为a-MSH的替代品,用于现行相关疾病的诊断、治疗和基础研究中。在诊断领域,尤其是那些已经用了放射性碘标记的或者已与r辐射放射体相偶联的化合物,特别适用于在黑素瘤细胞核中,依据α-促黑激素的环状类似肽与向黑素受体的结合来定位或分辨出这种黑素瘤细胞。此外,本发明化合物的血浆稳定性高(药物持久性好),使其在由指定的靶组织向黑素受体选择性药物传输系统中成为首选的候选药品。本发明的主要优点为:与其它能使皮肤致黑的melanocortin受体专一性制剂相比它的有效作用剂量更小,且在没有毒副作用的剂量时仍能产生有用功效,其中的毒副作用包括恶心,困倦,嗜睡,食欲不佳以及其它Melanotan II会产生的毒副作用;与其它能使皮肤致黑的melanocortin受体专一性制剂相比,它的有效作用时间更长,用其制备的使皮肤致黑的melanocortin受体专一性多肽药物作用效果更快,且可以在小剂量发挥效果,可通过透皮给药、鼻腔给药、肺吸入给药和黏膜给药等给药系统来达到使皮肤致黑的效果,而不用依赖于传统的静脉注射、皮下注射、肌肉注射等。基于上述优点,本发明可用于制备预防和治疗由紫外照射导致的皮肤癌药物,因色素缺失造成的色素型疾病(如白癜风等)的治疗性药物以及皮肤美容药物,在医药学领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为给牛蛙注射高剂量(40ug肽/100g蛙)的α-促黑激素的环状类似肽后2小时拍摄的图片
图2为给牛蛙注射低剂量(1ug肽/100g蛙)的α-促黑激素的环状类似肽后2小时拍摄的图片
图3为给牛蛙注射低剂量(1ug肽/100g蛙)的α-促黑激素的环状类似肽后20小时拍摄的图片
图4为黑色素在黑素细胞中的五个扩散状态,及所对应的MI值(黑色素指数)
图5为不同α-促黑激素的环状类似肽的MI值活性检测结果
图6为F肽与MTII的生物学活性比较结果
具体实施方式
下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
实施例中涉及到的肽的序列及简称如下:
1、A肽(商品名PT141,购于上海吉尔生化公司,用于对照)
Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Arg-Trp-Lys)-OH
2、E肽(商品名MTII,购于上海吉尔生化公司,用于对照)
Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Arg-Trp-Lys)-NH2
3、B肽(本发明肽)
Ac-Nle-cyclo(Asp-Hi s-D-Phe-Lys)-Trp-Lys-OH
4、D肽(本发明肽)
Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Lys-Trp-Lys)-OH
5、F肽(本发明肽)
Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Lys)-OH
6、H肽(本发明肽)
Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys)-NH2
7、I肽(本发明肽)
Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Lys)-NH2
8、J肽(本发明肽)
Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys)-OH
9、K肽(本发明肽)
Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Lys)-Pro-Val-Ser-Tyr-Gly-His-Phe-Arg-Ser-Ile-Pro-Gly-OH
10、L肽(本发明肽)
Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Lys)-Pro-Val-His-Phe-Arg-Ser-Ile-Pro-Gly-Gly-Gly-Tyr-Ala-Arg-Ala--Ala-Ala-Arg-Gln-Ala-Arg-Ala-OH
实施例1、固相合成法合成F肽
1)在固相反应器(美国Bio Rad公司)中加入0.1mmol Fmoc-Lys(Mtt)-Wang Resin(0.53mM/g,MERK公司),然后在反应器中加入2mL DMF(西安华辰生物科技公司)膨化1小时。
2)除去Fmoc保护基团:加入20%的哌啶/(“/”表示和)二甲基甲酰氨(西安华辰生物科技公司)2mL,先洗涤震荡反应5分钟,然后抽滤,再用DMF洗涤5次,此操作重复一次,以彻底去除保护基。
3)加入5倍于树脂量的Fmoc-Gly-OH(西安华辰生物科技公司),并加入适量的催化剂HOBT、DIPEA(西安华辰生物科技公司),震荡反应2-3小时。
4)用水合茚三酮检测,如果为阴性,即进入下一步骤,如果为阳性,则重复步骤3)。
5)然后重复步骤2)-4),依次连接剩下的氨基酸衍生物。在最后一个氨基酸Fmoc-Nle-OH接上后,仍然用20%哌啶/二甲基甲酰氨除去保护基Fmoc。
6)用三倍体积的混合比例为1∶1的乙酸酐/DMAP混合物在二甲基甲酰氨中乙酰化。
7)充分干燥反应产物,除去Lys和Asp的保护基后,加入3倍体积的混合比例为1∶1的HOBT和TBTU(西安华辰生物科技公司)的混合物,在常温下振荡反应12-24小时。
8)环化后,依次用二甲基甲酰氨,二氯甲烷,无水甲醇,各洗涤8次,用氮气吹干。
9)用标准的三氟乙酸/二氯甲烷方法,并加入适量的硫基试剂裂解。
10)将最终产物用冰乙醚沉淀,用EP管收集。
11)5000rpm离心5min,倒出乙醚,用氮气吹干,用水溶解,冷冻干燥,得到呈白色粉末状的目的粗产物。
所合成的F肽的分子量为1053,经MALDI-TOF(Bruker)质谱鉴定合成产物正确。
实施例2、固相合成法合成H肽
1)在固相反应器中加入0.1mM的P-MBHA树脂(0.7mM/g)(西安华辰生物科技公司)和2mL二甲基甲酰氨,机械振荡10分钟后加入三倍体积的BOC-Lys(2-Cl-Z)(吉尔生化有限公司)和相同量的HOBT,在室温机械振荡反应3小时。
2)用水合茚三酮检测,如果检测结果为阳性,再反应1小时,如果仍为阳性,用相当于2倍树脂体积的乙酸酐/砒碇/二氯甲烷(1∶1∶2V/V),室温下反应30分钟,去除多余的氨基。
3)水合茚三酮检测阴性。
4)用2份2mL二氯甲烷洗涤产物每次1分钟。
5)用3mL 50%三氟乙酸/二氯甲烷裂解,除去保护基BOC,第一次处理5分钟,第二次处理20分钟。
6)用2份20mL二氯甲烷洗涤产物,每次1分钟。
7)用两份3mL7%的二异丙乙胺/二氯甲烷中和产物,每次摇动2分钟。
8)用4份2mL二氯甲烷洗涤产物,每次1分钟。
9)加入过量的3倍于树脂量(摩尔量)的BOC氨基酸衍生物(上海吉尔生化)、HOBT(西安华辰科技有限公司)和DDC(吉尔生化公司)的混合物,在2mL二氯甲烷中将该混合物在室温下震荡3小时,进行偶联反应。
10)偶联后(水合茚三酮检测阴性)用三份3mL二氯甲烷洗涤产物,每次2小时。
11)用两份4mL二甲基甲酰氨洗涤,每次2分钟。
12)重复步骤3)-11),依次连接剩下的氨基酸衍生物,在最后一个Boc-Nle-OH(MERK公司)连接上以后,仍然用50%三氟乙酸/二氯甲烷除去保护基Boc,用二氯甲烷和二甲基甲酰氨洗涤产物。
13)洗涤产物用2倍体积的混合比例为1∶1的乙酸酐/砒碇混合物,在二氯甲烷中乙酸化,充分干燥反应产物。
14)除去Lys和Asp的保护基后,加入二甲基甲酰氨和二苯磷酰基叠氮化物(SIGMA公司),0℃下搅拌该混合物2-4小时,12℃下搅拌反应12-24小时。
15)环化后洗涤产物。
16)用标准Low-High HF方法裂解,加入5毫升氟化氢、二甲基硫醚和对甲苯酚,三种试剂混合比例为25∶65∶10(V/V),0℃下反应2小时。将氟化氢蒸发后又加入10mL氟化氢、对甲苯酚和对甲硫酚(FLUKA),三种试剂比例为95∶3.75∶1.25(V/V),0℃下反应1小时。将氟化氢蒸发后,最终产物用乙醚沉淀,过滤。
17)将过滤产物冷冻干燥,得到白色粉末,即为粗肽制品。
18)用C18HPLC反相柱(Waters公司)分离纯化,然后再冷冻干燥,得到白色粉末状的纯肽。
所合成的H肽的分子量为1081,经MALDI-TOF(Bruker)质谱鉴定合成产物正确。
实施例3、固相合成法合成J肽
1)在固相反应器中加入0.1mmol Fmoc-Lys(Mtt)-Wang Resin(0.53mM/g,MERK公司),然后在反应器中加入2mL的DMF膨化1小时。
2)除去Fmoc保护基团:加入20%的哌啶/二甲基甲酰氨2mL,先洗涤震荡反应5分钟,然后抽滤,再用DMF洗涤5次,此操作重复一次,以彻底去除保护基。
3)加入5倍于树脂量的Fmoc-Gly-OH(西安华辰生物科技公司),并加入适量的催化剂HOBT、DIPEA(西安华辰生物科技公司),震荡反应2-3小时。
4)用水合茚三酮检测,呈阴性,如果为阳性,重复步骤3)。
5)重复步骤2)-4),依次连接剩下的氨基酸衍生物。在最后一个氨基酸Fmoc-Nle-OH接上后,仍然用20%哌啶/二甲基甲酰氨除去保护基Fmoc。
6)用三倍体积的混合比例为1∶1的乙酸酐/DMAP混合物在二甲基甲酰氨中乙酰化。
7)充分干燥反应产物,除去Lys和Asp的保护基后,加入3倍体积的混合比例为1∶1的HOBT和TBTU混合物,在常温下振荡反应12-24小时。
8)环化后,依次用二甲基甲酰氨,二氯甲烷,无水甲醇,各洗涤8次,用氮气吹干。
9)用标准的三氟乙酸/二氯甲烷方法,并加入适量的硫基试剂裂解。
10)最终产物用冰乙醚沉淀,用EP管收集。
11)5000rpm离心5min,倒出乙醚,用氮气吹干,用水溶解,冷冻干燥,得到白色粉末状的目的粗产物。
所合成的J肽的分子量为1082,经MALDI-TOF(Bruker)质谱鉴定合成产物正确。
实施例4、固相合成法合成I肽
1)在固相反应器中加入0.1mM的P-MBHA树脂(0.7mM/g)(西安华辰生物科技公司)和2mL二甲基甲酰氨,机械振荡10分钟后加入三倍体积的BOC-Lys(2-Cl-Z)(吉尔生化有限公司)和相同量的HOBT,在室温下机械振荡反应3小时。
2)水合茚三酮检测,如果检测结果为阳性,再反应1小时,如果仍为阳性,用相当于树脂2倍体积的乙酸酐/砒碇/二氯甲烷(1∶1∶2V/V),室温下反应30分钟,去除多余的氨基。
3)水合茚三酮检测呈阴性。
4)用2份2mL二氯甲烷洗涤产物,每次1分钟。
5)用3mL 50%三氟乙酸/二氯甲烷裂解,除去保护基BOC,第一次处理5分钟,第二次处理20分钟。
6)用2份20mL二氯甲烷洗涤产物,每次1分钟。
7)用两份3mL 7%的二异丙乙胺/二氯甲烷中和产物,每次摇动2分钟。
8)用4份2mL二氯甲烷洗涤产物,每次1分钟。
9)分别加入3倍于树脂质量的BOC氨基酸衍生物、HOBT(西安华辰生物科技公司)和DDC(吉尔生化公司)混合物,在2mL二氯甲烷中,将该混合物在室温下震荡3小时,进行偶联反应。
10)偶联后(水合茚三酮检测阴性)用三份3mL二氯甲烷洗涤产物,每次2小时。
11)用两份4mL二甲基甲酰氨洗涤,每次2分钟。
12)重复步骤3)-11),依次连接剩下的氨基酸衍生物,在最后一个Boc-Nle-OH(MERK公司)连接上以后,仍然用50%三氟乙酸/二氯甲烷除去保护基Boc,用二氯甲烷和二甲基甲酰氨洗涤产物。
13)将洗涤产物用2倍体积的混合比例为1∶1的乙酸酐/砒碇混合物,在二氯甲烷中乙酸化,充分干燥反应产物。
14)除去Lys和Asp的保护基后,加入二甲基甲酰氨和二苯磷酰基叠氮化物(SIGMA公司),0℃下搅拌该混合物2-4小时,12℃下搅拌反应12-24小时。
15)环化后用二氯甲烷洗涤产物,抽滤。
16)用标准Low-High HF方法裂解,加入5mL氟化氢、二甲基硫醚和对甲苯酚,三种试剂比例为25∶65∶10,0℃下反应2小时。将氟化氢蒸发后,再加入10mL氟化氢、对甲苯酚和对甲硫酚(FLUKA),三种试剂混合比例为95∶3.75∶1.25,0℃反应1小时。将氟化氢蒸发后,最终产物用乙醚沉淀,过滤。
17)过滤产物后,冷冻干燥,得到白色粉末,即为粗肽制品。
18)用C18HPLC反相柱分离纯化,然后在冷冻干燥,得到白色粉末状的纯肽。
所合成的I肽的分子量为1054,经MALDI-TOF(Bruker)质谱鉴定合成产物正确。
实施例5、固相合成法合成K肽
1)在固相反应器(美国Bio Rad公司)中加入0.1mmol Fmoc-Gly-Wang Resin(0.51mM/g,西安华辰生物科技公司),然后在反应器中加入2mL DMF膨化1小时。
2)除去Fmoc保护基团:加入20%的哌啶/(“/”表示和)二甲基甲酰氨2mL,先洗涤震荡反应5分钟,然后抽滤,再用DMF洗涤5次,此操作重复一次,以彻底去除保护基。
3)加入5倍于树脂量的Fmoc-Pro-OH(西安华辰生物科技公司),并加入适量的催化剂HOBT、DIPEA(西安华辰生物科技公司),震荡反应2-3小时。
4)用水合茚三酮检测,如果为阴性,即进入下一步骤,如果为阳性,则重复步骤3)。
5)然后重复步骤2)-4),依次连接剩下的氨基酸衍生物。在最后一个氨基酸Fmoc-Nle-OH接上去后,仍然用20%哌啶/二甲基甲酰氨除去保护基Fmoc。
6)用三倍体积的混合比例为1∶1的乙酸酐/DMAP混合物在二甲基甲酰氨中乙酰化。
7)充分干燥反应产物,除去Lys和Asp的保护基后,加入3倍体积的混合比例为1∶1的HOBT和TBTU(西安华辰生物科技公司)的混合物,在常温下振荡反应12-24小时。
8)环化后,依次用二甲基甲酰氨,二氯甲烷,无水甲醇,各洗涤8次,用氮气吹干。
9)用标准的三氟乙酸/二氯甲烷方法,并加入适量的硫基试剂裂解。
10)将最终产物用冰乙醚沉淀,用EP管收集。
11)5000rpm离心5min,倒出乙醚,用氮气吹干,用水溶解,冷冻干燥,得到呈白色粉末状的目的粗产物。
所合成K肽的分子量为2352,经MALDI-TOF(Bruker)质谱鉴定合成产物正确。
实例例6、高剂量α-促黑激素的环状类似肽实验
蛙皮肤中促黑细胞中有黑色素,当黑色素聚集在细胞中部时,蛙皮肤颜色变淡,而当黑色素在细胞中扩散开时,蛙皮肤颜色变黑,故选用牛蛙作为试验动物模型。
实验动物:牛蛙。
实施试剂:A肽(PT141)、E肽(MTII)、F肽。
将牛蛙分四组,其中三组分别皮下注射上述三种肽,给药剂量为40ug肽/100g蛙,另外一组为对照组,只注射相同剂量的0.9%生理盐水。给药后进行观察,在注射药物两个小时后拍摄照片,结果如图1所示。用软件对这四种图片进行分析计算,得到它们的灰度值,如表1所示:
表1软件处理得到的照片灰度值
一般将白色的灰度值定义为255,黑色灰度值定义为0,而由黑到白之间的明暗度均匀地划分为256个等级。从灰度值大小可知,F肽的致黑效果最好,而E肽次之,A肽最差。证明有效量的α-MSH的环状类似肽F肽可作用于蛙的促黑细胞MC1受体,使黑色素在细胞中扩散,牛蛙皮肤颜色变黑。
实施例7、不同α-促黑激素的环状类似肽活性的蛙体检测
实验动物;牛蛙。
试验试剂:E肽(MTII)、A肽(PT141)、B肽、D肽、H肽、F肽。B肽、D肽、H肽、F肽为自行设计并用人工方法合成的α-促黑激素的环状类似肽。
试验前在日光灯下照射约一周时间,待每只牛蛙的体色趋于一致,再给药注射。将牛蛙分7组,其中6组分别皮下注射上述6种肽,给药剂量为1ug肽/100g蛙,另外一组为对照组,只注射相同剂量的0.9%生理盐水。给药后进行连续观察,分别于给药后2小时和20小时拍摄照片,照片如图2-3所示,由图2可知,F肽使皮肤变黑的生物学活性最强;黑色持续一段时间后,伴随体内多肽的降解,牛蛙皮肤黑色慢慢退失,如图3所示,但经F肽处理的蛙的皮肤还是最黑,表明F肽在体内稳定性较高,生物学活性强,致黑持续效果好。
实施例8、不同α-促黑激素的环状类似肽的MI值活性检测
动物:牛蛙。
试验试剂:D肽、F肽、H肽、E肽(MTII)。D肽、F肽、H肽为自行设计并用人工方法合成的α-促黑激素的环状类似肽。
从微观角度看,皮肤变黑是由体内黑色素的扩散导致的,色素越分散,皮肤越黑。根据黑色素在黑素细胞中的扩散状态,可以人为定义五种状态,所对应的MI值(黑色素指数)为1.0-5.0(14,15),如图4所示(红色图片是用显微镜拍摄的微观照片)。1.0代表黑色素最聚集的状态,此时蛙的皮肤颜色最浅;5.0代表黑色素最大扩散状态,此时蛙的皮肤颜色最深。当大部分黑色素处于MI值为5.0的状态,而有个别的黑素细胞中的黑色素处于4.0的状态时,MI值为4.5。在活体蛙中,蛙蹼皮肤只有两层。在光学显微镜下,蛙蹼中黑素细胞中的黑色素清晰可见。因此比较蛙蹼中黑色素的汇聚分散状态,可以比较不同α-促黑激素的环状类似肽的促黑效果。
将牛蛙分4组(每组4只),分别皮下注射上述4种肽,给药剂量为0.1ug肽/100g蛙,另外一组为对照组,只注射相同剂量的0.9%生理盐水。给药后连续观察30-50h,同时记录每个时间点的MI值,直至其MI值下降到原来水平。实验结果如图5所示,当MTII的Arg被Lys置换,并且C端是羧基,即变为D肽时,生物学活性降低;而当在D肽第二个Lys前面加上一个Gly变成F肽时,生物学活性大大加强;当在MTII的Lys前面加上一个Gly,即变成H肽时,生物学活性较MTII明显增强,持久活性约是MTII的两倍;上述结果表明本发明的α-促黑激素的环状类似肽打破了传统的c-促黑激素的环状类似肽的核心序列His-D-Phe-Arg-Trp,即加上一个Gly,以及把Arg置换成Lys,使生物学活性大大增强,具有促黑强度高,持续时间长的优点。
实施例9、F肽与MTII的生物学活性比较
动物:蟾蜍。
试验试剂:F肽、E肽(MTII)。F肽为自行设计并用人工方法合成的α-促黑激素的环状类似肽。
将蟾蜍分2组,分别背部淋巴囊注射F肽及MTII,给药剂量为0-0.2ug肽/100g蟾蜍(横坐标所示),给药后连续观察10-12h,同时记录每个时间点的MI值,结果如图6所示(■代表F肽的曲线,◆代表MT II的曲线;MI值以平均值±SEM标出,N=5),当达到半数最大值时,即MI值为2.5时,所需F肽的剂量是MT II的1/1.5。可知F肽的作用强度是MT II的1.5倍。当达到同样的生物学效果时,所需要的F肽的剂量更小些,表明F肽的生物学活性强于传统的MT II。
实施例10、α-促黑激素的环状类似肽的初步毒性检测
配制以F肽为主要成分的溶液(1mg F肽/mL),给DBA和金黄地鼠的幼鼠每天注射40ug的F肽,连续注射一周,持续观察一个月,结果两种小鼠均可正常生长成成鼠,并仍可繁殖后代,后代也均正常,初步证明本发明的α-促黑激素的环状类似肽具有较小的毒副作用。
实施例11、以F肽为有效成分的皮下注射溶液的配制及应用
首先将10mg的F肽溶解于少量的0.9%的生理盐水中,然后用2M/L氢氧化钠,用6M/L盐酸调节PH到6.8,再用生理盐水定容到10mL,搅拌均匀,得到1mg/mL的F多肽溶液,-20℃保存备用。
此溶液可用作上述实施例中蛙体实验的试剂。
将DBA小鼠(购于上海斯莱克动物中心)分两组,每组10只,实验组每天皮下注射两次上述注射液,每次剂量为40ug/kg鼠,空白对照组的老鼠每天相同时间注射相同剂量的蒸馏水,连续注射2-3周,观察老鼠皮肤的变化,并加以记录。结果实验组的老鼠皮肤变黑,证明本发明的F肽可以使动物皮肤变黑。
实施例12、以F肽为活性成分的100mL鼻喷剂的制备及应用
制备100mL以F肽为活性成分的鼻喷剂,具体方法为:取0.9g氯化钠,0.136g三水乙酸钠,0.01mL苯甲烷铵,0.5mL氮酮,F肽100mg,补加水至100mL,调节PH至6.8,搅拌均匀,得到鼻喷雾剂。
上述以F肽为活性成分的鼻喷剂各组分的浓度为:0.9%(m/v)氯化钠,10mM乙酸钠,0.01%(v/v)苯甲烷铵,0.5%(v/v)氮酮,F肽1mg/mL。
将金黄地鼠,(购于上海斯莱克动物中心)分两组,每组10只,实验组每天使用鼻喷剂0.5mL,空白对照组的老鼠每天相同时间使用相同剂量的蒸馏水,连续使用1周,观察老鼠皮肤的变化,并加以记录。结果实验组老鼠面部皮肤会出现变黑迹象,如再坚持使用及控制剂量就可以达到理想的变黑程度,若用于人则会起到美容效果。
实施例13、以F肽为主要活性成分的治疗白癜风的透皮溶液制剂的配制及应用
取薄荷脑1克,丙二醇25mL,乙醇50mL,精制水25mL,F肽100mg,配成溶液使用,直接涂抹于皮肤即可。
将DBA(购于上海斯莱克动物中心)分两组,每组10只,实验前先除净腹部部分鼠毛,裸露出皮肤,实验组每天将上述配制的溶液涂抹于皮肤三次,对照组的老鼠不作任何处理,连续涂抹一个月,观察老鼠皮肤的变化,并加以记录。结果实验组老鼠皮肤变黑。初步推断是因薄荷脑增强了制剂透皮的效果,当它和F肽配成溶液时,能够通过一些氢键、分子间作用力等相互作用一起进入皮肤里面,然后和MC1受体结合,再作用于色素细胞,从而能够使皮肤变黑。
实施例14、以F肽为活性成分的预防和治疗皮肤癌软膏的配制及应用
该软膏的成分和百分含量如下:
单硬脂酸甘油酯(Glyceryl monostearate,购自上海恒信化学试剂有限公司) 7.5%
羟丙基甲基纤维素(Hydroxypropyl methylcellulose,购自上海展望集团) 0.5%
肉豆蔻酸异丙酯(Isopropyl myristate,购自国药集团化学试剂有限公司) 10%
尼泊金甲酯(Methylparaben,购自北京桑普生物化学技术有限公司) 0.5%
尼泊金丙酯(Propylparaben,购自北京桑普生物化学技术有限公司) 0.5%
硬脂酸聚烃氧(40)酯(Polyxyl-40-stearate,购自北京海淀会友精细化工厂) 12%
水+F肽 69%
按上述百分含量取料,搅拌混匀即可。该软膏可直接涂抹于动物皮肤表面,它可通过毛囊进入皮肤内部,然后和MC-1受体结合,作用于色素细胞,使皮肤变黑,从而形成一个阻碍紫外线伤害皮肤的屏障,达到预防和治疗皮肤癌的作用。
实施例15、以L肽为主要活性成分的治疗白癜风的透皮溶液制剂的配制及应用
取丙二醇25mL,乙醇50mL,精制水25mL,L肽100mg,配成溶液使用,直接涂抹于皮肤即可。
将DBA小鼠(购于上海斯莱克动物中心)分两组,每组10只,实验前先除净腹部部分鼠毛,裸露出皮肤,实验组每天将上述配制的透皮溶液制剂涂抹于皮肤表面,一天三次,对照组的老鼠不作任何处理,连续涂抹一个月,观察老鼠皮肤的变化,并加以记录。结果实验组老鼠皮肤变黑。经推测是因该肽含有一段增进细胞膜穿透能力的特殊氨基酸序列(Tyr-Ala-Arg-Ala-Ala-Ala-Arg-Gln-Ala-Arg-Ala),此特殊序列可以增进L肽在皮肤表面的吸收效果,增强药效。
Claims (10)
1、一种α-促黑激素的环状类似肽,是包含式I氨基酸残基序列的由8-30个氨基酸残基组成的环化多肽:
Xaa7-cyclo(Xaa1-Xaa2-Xaa3-Xaa4-Xaa5-Gly-Xaa6)(式I)
其中,Xaa7为Nle或Ac-Nle;Xaa1为Asp、Glu或它们中之一的修饰物;Xaa2为His、Phe、Tyr,、Trp、Pro或它们中之一的修饰物;Xaa3为Phe、Tyr、Trp或它们中之一的修饰物;Xaa4为Arg、Lys或它们中之一的修饰物;Xaa5为Trp、Phe、Tyr、His、Pro或它们中之一的修饰物;Xaa6为Lys、Orn、Dab、Dpr或它们中之一的酰胺化物;Xaa1与Xaa6之间通过酰氨键形成环肽。
2、根据权利要求1所述的α-促黑激素的环状类似肽,其特征在于:所述Xaa7为Ac-Nle;Xaa1为Asp或其修饰物;Xaa2为His、Pro或所述氨基酸的修饰物;Xaa3为Phe、Tyr或所述氨基酸的修饰物;Xaa4为Arg、Lys或它们中之一的修饰物;Xaa5为Trp、Phe、Tyr或所述氨基酸的修饰物。
3、根据权利要求2所述的α-促黑激素的环状类似肽,其特征在于:所述Xaa2为His或其修饰物,His的修饰物为His(Fmoc)或His(Trt);Xaa3为Phe或其修饰物,Phe的修饰物为Phe(4-Br)、Phe(4-Cl)、Phe(2-Cl)、Phe(2,4-diCl)、Phe(3,4-diCl)、Phe(3,4-diF)、Phe(3,4-di-OMe)或Phe(4-Me);Xaa4为Arg、Lys或它们中之一的修饰物,Arg的修饰物为Arg(Tos)、Arg(Pbf)、Arg(Mtr)、Arg(Me)或Arg(Pmc),Lys的修饰物可为Lys(2-Cl-Z)、Lys(Ac)、Lys(Boc)、Lys(Dnp)、Lys(Tfa)、Lys(Trt)等;Xaa5为Trp或其修饰物,Trp的修饰物为Trp(Boc)或Trp(For)。
4、根据权利要求3所述的α-促黑激素的环状类似肽,其特征在于:所述α-促黑激素的环状类似肽为具有下述氨基酸残基序列之一的环化八肽:
1)Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Lys);
2)Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Orn);
3)Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Dab);
4)Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Dpr);
5)Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys);
6)Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Arg-Trp-Gly-Orn);
7)Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Arg-Trp-Gly-Dab);
8)Ac-Nle-cyclo(Asp-His-D-Phe-Arg-Trp-Gly-Dpr);
9)Ac-Nle-cyclo(Glu-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Lys);
10)Ac-Nle-cyclo(Glu-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Orn);
11)Ac-Nle-cyclo(Glu-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Dab);
12)Ac-Nle-cyclo(Glu-His-D-Phe-Lys-Trp-Gly-Dpr);
13)Ac-Nle-cyclo(Glu-His-D-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys);
14)Ac-Nle-cyclo(Glu-His-D-Phe-Arg-Trp-Gly-Orn);
15)Ac-Nle-cyclo(Glu-His-D-Phe-Arg-Trp-Gly-Dab);
16)Ac-Nle-cyclo(Glu-His-D-Phe-Arg-Trp-Gly-Dpr)。
5、权利要求1所述的α-促黑激素的环状类似肽的盐。
6、根据权利要求5所述的盐,其特征在于:所述盐为钠盐,钾盐,铵盐,钙盐,铜盐,铁盐,亚铁盐,锂盐,镁盐,锰盐,铝盐,亚锰盐,锌盐,伯胺盐,仲胺盐或叔胺盐。
7、权利要求1所述的α-促黑激素的环状类似肽的衍生物和类似物。
8、一种促进皮肤黑色素合成的药物,其活性成分为权利要求1所述的α-促黑激素的环状类似肽。
9、一种预防和治疗皮肤癌的药物,其活性成分为权利要求1所述的α-促黑激素的环状类似肽。
10、一种治疗色素型疾病的药物,其活性成分为权利要求1所述的α-促黑激素的环状类似肽。
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |