DE2804567C2 - Pentapeptide, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung - Google Patents
Pentapeptide, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre VerwendungInfo
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Description
sowie deren pharmakologisch unbedenkliche Salze.
2. Tyrosyl-Asparaglnyl-Isoleucyl-Glutaminyl-Lysln sowie dessen Derivate und Salze gemäß Anspruch 1.
3. Verfahren zur Herstellung der Pentapeptlde nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
man jeweils In an sich bekannter Weise
a) eine Pentapeptld-Sequenz aus den betreffenden, gegebenenfalls an funktioneilen Gruppen der Seitenkette
geschützten Aminosäurederivaten Ober den durch kovalente Bindung des Lysylrestes an ein unlösliches
Polymerharz erhaltenen Ester schrittweise aufbaut,
b) mit dem im Falle der Verknüpfung geschützter Aminosäurereste erhaltenen Zwischenprodukt, das übliche Schutzgruppen für die Jeweilige funktionell Gruppe In der Selten kette bzw. die a-Amlnogruppe der
Schutzgruppe Acetylderivate herstellt und/oder die Abspaltung der sonstigen Schutzgruppen und des
polymeren Tragers durchführt und
c) das so hergestellte Pentapeptld gegebenenfalls In die angegebenen Amide oder Salze Oberführt.
3> 4. Verwendung der Pentapeptlde nach Ansprüchen 1 und 2 bei der Differenzierung sowohl von
' "
Die Erfindung betrifft die in Anspruch I und 2 genannten Pentapeptlde, Verfahren zu deren Herstellung und
deren Verwendung bei der Differenzierung sowohl von T-Lymphozyten als auch Komplement-Rezeptor-(CR*)-B-Lymphozyten.
Zahlreiche Polypeptide sind bekanntlich aus verschiedenen Organen von Tieren Isoliert worden. Ungefähr bis
«o zum vergangenen Jahrzehnt war jedoch sehr wenig über den Thymus, ein Organ, das beim Menschen bei der
Geburt etwa 0,8% seines Körpergewichts ausmacht, bekannt, obwohl, bisher angenommen wurde, daß eine
neuromuskuläre Blockierungssubstanz Im Thymus vorhanden war. Trotz sehr starkem Interesse an möglichen
Funktionen des Thymus und frühzeitiger Spekulation und Versuchen war bis vor kurzem wenig Ober die Funktion des Thymus bekannt. Man weiß jedoch heute, daß der Thymus ein Verbindungsorgan sowohl mit eplthe-
« Haien (endokrinen) und lympholden (Immunologischen) Verbindungen Ist und bei den Immunltatsfunktlonen
des Körpers eine Rolle spielt. Der Thymus Ist bekanntlich ein Verbundorgan, das aus einem vom dritten Branchlalbogen stammenden Eplthellalstroma und Lymphozyten besteht, die aus Stammzellen kommen, die ihren
Ursprung In hamopoetlschen Geweben haben; siehe Goldstein und Mitarbeiter »The Human Thymus«, Heinemann, London 1969. Lymphozyten werden Innerhalb des Thymus differenziert und treten als reife, vom
5" Thymus abgeleitete Zellen, sog. T-Zellen aus, die zum Blut, zur Lymphdrüse, zur Milz und zu den Lymphknoten zirkulieren. Die Induktion der Differenzierung von Stammzellen Innerhalb des Thymus scheint durch
Sekretionen der Epithellaizeilen des Thymus ausgelöscht zu werden, jedoch verhinderten Schwierigkelten mit
biologischen Versuchen bisher die vollständige Isolierung und strukturelle Charakterisierung etwaiger Hormone,
die vorhanden sein können.
" Es Ist seit einiger Zelt bekannt, daß Beziehungen zwischen dem Thymus und den Immunitätscharakteristiken des Körpers bestehen, so daß großes Interesse für Substanzen, die vom Thymus isoliert worden sind,
gezeigt wurde. In dieser Hinsicht wurden In den letzten Jahren verhältnismäßig zahlreiche Artikel auf der
Grundlage der wissenschaftlichen Arbelt veröffentlicht, die Stoffe, die Im Rlnderthymus vorhanden sind,
betrifft. Von der Anmelderin wurde eine Anzahl von Artikeln veröffentlicht, die die Forschung auf diesem
M Gebiet betreffen. Einschlagige Veröffentlichungen erschienen beispielsweise In »The Lancet«, 20. 7. 1968, Seite
119-122; »Triangle«, Band 11, Nr. 1 (1972) 7-14; Annals of the New York Academy of Sciences 183 (1971)
230-240; Clinical and Experimental Immunology 4, Nr. 2 (1969) 181-189; »Nature« 247 (1974) 11-14; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 71 (1974) 1474-1478; »Cell« 5 (1975) 361-365 und 367-370;
»Lancet« 2 (1975) 256-259; »Proceedings of the National Academy of Sciences USA« 72 (1975) 11-15; »Blo-
« chemistry« 14 (1974) 2214-2218 und »Nature« 255 (1975) 423-424.
In der Veröffentlichung von Goldstein und Manganaro In »Annals of the New York Academy of Sciences«
183 (1971) 230-240 wird über die Anwesenheit eines Thymus-Polypeptlds berichtet, das einen myasthenlschen
neuromuskulären Block bei Tieren hervorruft, der der menschlichen Krankheit Myasthenla gravls analog Ist.
Ferner wird in diesem Artikel festgestellt, daß zwei unterschiedliche Effekte durch gesonderte Polypeptide im
Rinderthymus hervorgebracht werden. Es wurde angenommen, daß eines dieser Polypeptide, als »Thymotoxin«
bezeichnet, Myosltls verursacht, jedoch wurde ferner darauf hingewiesen, daß dieses Polypeptid nicht isoliert
worden war, obwohl es sich als Polypeptid mit einem Molekulargewicht von etwa 7000 erwies, eine starke
reine positive Ladung hatte und am Ionenaustauscherharz »CM-Sephadex« bei pH 8,0 zurückgehalten wurde.
In der Veröffentlichung in »Nature« 247 (4. 1. 1975) 11 werden als Thymln I und Thymin II Identifizierte
Produkte beschrieben, die sich als neue Polypeptide erwiesen, die vom Rinderthymus isoliert wurden und
spezielle Anwendungen auf verschiedenen therapeutischen Gebieten haban. Auf Grund des Gebrauchs ähnlicher
Namen für andere Produkte, die bereits vom Thymus isoliert worden waren, werden diese Produkte Thymii I
und Thymin II nun als Thymopoletln I und Thymopoietin II bezeichnet. Diese Piodukte und Verfahren zu ihrer
Herstellung werden in der US-PS 41 20 951 beschrieben.
Die US-PS 40 02 602 beschreibt langkettlge Polypeptide, die als ubiquitSres immunopetisches Polypeptid
(UBIP) bezeichnet werden. Dieses Peptid wurde später in Ubiquitln umbenannt. Dieses Polypeptid ist ein 74-Amlnosäurepotypeptid, das durch seine Fähigkeit gekennzeichnet Ist, in vitro In Konzentrationen von Nanogramm die Differenzierung sowohl von T-Zellen- als auch B-Zellen-Immunocyten aus Vorstufen, die im
Knochenmark oder in der MHz vorhanden sind, auszulosen. Das Polypeptid ist somit wertvoll bei der Therapie
von mangelnder Funktion des Thymus oder Immunitätsmängeln.
Die US-PS 40 02 740 beschreibt synthetisierte Tridecapeptldmlschungen, die die Fähigkeit haben, die Differenzierung von T-Lymphozyten, aber nicht von Koniplementrezeptor-B-Lymphozyten auszulösen. Dieses Polypeptid zeigte sei-iit viele der Eigenschaften der langkettigen Polypeptide, die gemäß der vorstehend genannten *j
US-PS 41 20955 isoliert und als Thynsopoietln bezeichnet wurden.
Gegenstand der Erfindung sind die synthetisierten Pentapeptlde gemäß Anspruch 1 und 2 mit einer ganz
bestimmten Sequenz mit aktiven Stellen, die, wie gefunden wurde, viele der Eigenschaften des isolierten langkettigen Polypeptids aufweisen, das In den vorstehend genannten Veröffentlichungen und in der US-PS
40 02 602 als ublqultäres Immunopoetisches Polypeptid (UBlP) bezeichnet wird. «
Die Erfindung stellt sich demgemäß die Aufgabe, neue Pentapeptlde, die biologisch wichtig sind und die
Fähigkeit haben in Konzentrationen von Nanogramm die Differenzierung sowohl von T-Vorstufenzellen als
auch B-Vorstufenzellen auszulösen und hierdurch äußerst wertvoll in den Immunitätssystemen von Mensch
und Tier sind, verfügbar zu machen.
Die Erfindung ist ferner auf Verfahren zur Herstellung der neuen Pentapeptlde gemäß der Erfindung sowie »
auf die Verwendung in Zubereitungen mit biologischen Wirkungen gemäß Anspruch 4 gerichtet.
Die verstehend genannten Aufgaben und Vorteile werden gemäß der Erfindung durch neue Pentapeptide
verwirklicht, die als aktive Stelle die Sequenz
-X-Y-Z-GLN-LYS-
aufweisen, worin X für TYR oder, in Verbindung mit Y = ASN und Z = ILE, ALA, Y für ASN oder ALA
und Z für ILE oder ALA steht, sowie deren pharmakolglsch unbedenkliche Salze.
Die Erfindung Ist ferner auf ein Verfahren zur Herstellung der Pentapeptlde gemäß der Ecfisdung durch
Peptldsynthese In der festen Phase sowie auf die Verwendung der Peptide gemäß Anspruch 4 gerichtet, in -w
Arzneimitteln, die die Pentapeptlde enthalten und Menschen und Tieren verabreicht werden, urn biologische
Wirkungen darauf auszuüben.
Als hauptsächliche Ausführungsform umfaßt die Erfindung Pentapeptlde, die die folgende Aminosäuresequenz als aktive Stelle aufweisen:
X-Y-Z-GLN-LYS I.
Hierin steht X für TYR oder, in Verbindung mit Y = ASN und Z = ILE, ALA, Y für ASN oder ALA und Z
für ILE oder ALA, wobei die Aminosäuresequenz, in der X für TYR, Y für ASN und Z für ILE steht, besonders bevorzugt wird.
Als weitere Ausführungsform Ist die Erfindung auf Pentaoeptlde gerichtet, die die vorstehend genannte
Sequenz als aktive Stelle aufweisen und durch die folgende allgmelne Formel beschrieben werden können:
Hierin haben X, Y und Z die oben genannten Bedeutungen, während R für Wasserstoff oder einen Acetylresi
und R' für eine Hydroxy- oder eine Aminogruppe stehen. Beide Reste R und R' sind die biologische Aktivität
der grundlegenden aktiven Sequenz nicht wesentlich beeinflussende Substituenten an der Pentapeptldsequenz.
Unter dieser Angabe Ist zu verstehen, daß ilie endständigen Aminosäuren an dieser Pentapeptidkette modifiziert tn
werden können, wenn funktionell Gruppen oder Derivate (R und R') an diese endständigen Aminosäuren
gebunden werden, ohne die biologische Aktivität des Moleküls wesentlich zu beeinflussen. Es ist somit festzustellen, daß die endständigen Amino- und Carbonsäuregruppen nicht wie bei einigen Polypeptiden für die biologische Aktivität des Pentapeptlds wesentlich sind. In den Rahmen der Erfindung fallen daher Pentapeptlde, die
endständig unsubstitulert sind (R = H; R' = OH) und die endständig durch eine oder mehrere funktioiielle ft?
Gruppen R und/oder R', die die hier offenbarte biologische Aktivität nicht wesentlich beeinflussen, substituiert
sind.
Von diesen Aspekten aus erweisen sich die Pentapeptide gemäß der Erfindung als außergewöhnlich, da die
Pentapeptide die gleiche biologische Aktivität wie langkettige natürliche Peptide aufweisen, in denen diese
Pentapeptldsequenz einen Teil bildet oder darin vorhanden ist. Es wird daher angenommen, daß die Aktivitäts-
Voraussetzungen des Molekflis durch Stereochemie des Moleküls, d. h. die besondere »Faltung« des Moleküls
erzeugt werden. In diesem Zusammenhang Ist zu bemerken, daß Polypeptidblndungen nicht starr, sondern flexibel sind und in flächiger Form, als Schraube oder Helix u. dgl. vorliegen können. Als Ergebnis 1st das gesamte
Molekül flexibel und »faltet sich« in ganz bestimmter Weise. Gemäß der Erfindung wurde gefunden, daß das
Pentapeptld sich In der gleichen Weise wie das langkettige natürliche Polypeptld »faltet« und daher die gleichen
ίο biologischen Eigenschaften aufweist. Aus diesem Grunde kann das Pentapeptid mit verschiedenen funktioneilen
Gruppen R und/oder R' substituiert werden, solange die Substltuenten die biologische Aktivität nicht wesentlich beeinträchtigen oder die natürlichen »Falten« des Moleküls nicht stören.
Gemäß einer spezielleren Ausführungsform umfaßt die Erfindung neue Pentapeptide mit der folgenden
Sequenz:
Hierin steht R für Wasserstoff oder Acetyl und R' steht für OH oder NH2. Besonders bevorzugt werden
Pentapeptide, in denen R Wasserstoff und R' OH ist.
In den Rahmen der Erfindung fallen ferner die pharmakologlsch unbedenklichen Salze der Pentapeptide. Als
Beispiele von Säuren, die Salze mit den Pentapeptlden bilden können, selen genannt: anorganische Säuren, z. B.
Salzsäure, Bromwasserstoffsäure, Perch'orsäurs, Salpetersäure, Thlocyansäure, Schwefelsäure ur_d Phosphorsäure,
und organische Säuren, z. B. Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Glykolsäure, Milchsäure, Brenztraubensäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Anthranylsäure, Zimtsäure, Naphtha-
llnsulfonsäure und Sulfanllsäure.
In der vorstehenden Struktur werden die Amlnosäurekomi.onenten des Peptids der Einfachheit halber durch
Abkürzungen gekennzeichnet. Die folgenden Abkürzungen werden verwendet:
L-Lysin LYS
·
Die Pentapeptide gemäß der Erfindung sind durch fünf Aminosäuren gebildete Peptide, die, wie festgestellt
wurde, ähnliche Eigenschaften wie das aus 74 Aminosäuren gebildete, vom Rlnderthymus isolierte und In der
US-PS 40 02 602 beschriebene Polypeptid Ubiqultln (oder UBIP) aufweisen. Die Peptide gemäß der Erfindung
zeichnen sich Insbesondere durch Ihre Fähigkeit aus, die selektive Differenzierung von T-Vorstufeüzellen sowie
Es wurde gefunden, daß die Pentapeptide gemäß der Erfindung die Differenzierung von Immunocyten-Vorstufenzellen In vitro In der gleichen Weise wie die langkettlgen Polypeptide auslösen, die in der US-PS
4002 602 beschrieben werden. So hat sich gezeigt, daß die Pentapeptide gemäß der Erfindung selbst In Nanogrammkonzentrationen die Differenzierung sowohl der T-Vorstufenzellen, gemessen durch die Vermehrung der
Thymus-Dlfferenztorungsantigene TL und THY-I (Θ), als auch der B-Vorstufenzellen auslösen, gemessen durch
d'e Vermehrung von Rezeptoren für das Komplement, ein charakteristisches Merkmal der B-Zellen.
Um die Bedeutung der differenzierenden biologischen Eigenschaften der Pentapeptide gemäß der Erfindung
verständlich zu machen, ist zu bemerken, daß die Funktion des Thymus In Relation zur Immunität grob als
Bildung von aus dem Thymus stammenden Zellen oder L/mphozyten, sog. T-Zellen, angegeben werden kann.
5' Die T-Zellevi bilden einen großen Anteil der Gesamtmenge der zirkulierenden kleinen Lymphozyten. Die
T-Zellen weisen immunologische Spezlfltät auf und sind direkt an durch Zellen vermittelten Immunreaktionen
(z. B. Homograft-Reaktlonen) als Nervenendorganzellen beteilig.. Die T-Zellen sondern jedoch keine humoralen
Antikörper ab, da diese Antikörper durch Zellen abgesondert werden, die direkt vom Knochenmark unabhängig
vom Einfluß des Thymus stammen. Diese letzteren Zellen werden als ."-Zellen bezeichnet. Für viele Antigene
bilden können. Der Mechanismus dieses Prozesses der Zusammenarbeit der Zellen 1st nocht nicht völlig geklärt.
für die Entwicklung der zellulären Immunität und zahlreiche Reaktionen der humoralen Antikörper notwendig
zu T-Zellen auslöst. Dieser Induktive Einfluß wird durch Vermittlung νο,ι Sekretionen der Eplthellalzellen des
Thymus, d. h. der Thymus-Hormone ausgeübt.
Um die Funktirr». des Thymus und des Zellsystems der Lymphozyten sowie die Zirkulation von Lymphozyten
Im Körper zu verstehen, ist ferner darauf hinzuweisen, daß die Stammzellen Im Knochenmark entstehen und
den Thymus durch den Blutstrom erreichen. Innerhalb des Thymus werden die Stammzellen zu Immunologisch
kompetenten T-Zellen differenziert, die zum Blutstrom wandern und zusammen mit den B-Zellen zwischen den
Geweben, Lymphgefäßen und dem Blutstrom zirkulieren.
Die Zellen des Körpers, die Antikörper abscheiden, entwickeln sich auch aus hämopoeilschen Stammzellen,
jedoch wird Ihre Differenzierung nicht durch den Thymus bestimmt. Sie werden daher als vom Knochenmark
stammende Zellen oder B-Zellen bezeichnet. Bei Vögeln werden sie In einem dem Thymus analogen Organ
differenziert, das als Bursa von Fabrlclus bezeichnet wird. Bei Saugetieren wurde kein gleichwertiges Organ
entdeckt, und es wird angenommen, daß die B-Zellen Innerhalb des Knochenmarks differenzieren. Die physiologischen
Substanzen, die diese Differenzierung diktieren, bleiben vollständig unbekannt.
Wie bereits erwähnt, sind die Pentapeptlde gemäß der Erfindung für die Behandlung von Mensch und Tier
therapeutisch wertvoll. Da die neuen Pentapeptlde die Fähigkeit haben, die Differenzierung der In den
hämopoetlschcn Geweben gebildeten lymphopoetlschen Stammzellen zu vom Thymus stammenden Zellen oder
T-Zellen auszulösen, die In die Immunreaktion des Körpers einzugreifen vermögen, haben die Produkte gemäß
der Erfindung vielfache therapeutische Anwendungen. Da die Verbindungen die Fähigkeit haben, einigt. -..
genannten Funktionen des Thymus auszuüben, finden sie In verschiedenen Thymusfunktlons- und Immunltätsberelchen
Anwendung. Ein primäres Anwendungsgebiet Ist die Behandlung des DlGeorge-Syndroms, eines
Zustandes, bei dem das Fehlen des Thymus angeboren Ist. Durch Injektion der Pentapeptlde wird dieser Mangel
überwunden. Eine weitere Anwendung finden die Pentapeptlde bei Agammaglobulinämle, die auf einen Defekt
des mutmaßlichen, die B-Zellen differenzierenden Hormons des Körpers beruht. Durch injektion der Peu'iapeptlde
wird dieser Defekt ausgeschaltet. Auf Grund Ihrer biologischen Eigenschaften sind die Pentapeptlde, die
bei niedrigen Konzentrationen äußerst aktiv sind, dadurch wertvoll, daß sie die kollektive Immunität des
Körpers dadurch unterstützen, daß sie die therapeutische Stimulation der zellulären Immunität und humoralen
Immunität steigern oder unterstützen und hierdurch wertvoll für die Behandlung von Krankheiten werden, bei
denen chronische Infektionen In vivo, z. B. fungöse Infektionen oder Mycoplasmalnfektlonen, Tuberkulose,
Lepra, akute und chronische Virusinfektionen u. dgl. auftreten. Ferner werden die Peptide für wertvoll auf -s
jedem Gebiet gehalten, auf dem zelluläre oder humorale Immunität umstritten Ist, insbesondere dann, wenn
Immunitätsmängel wie beispielsweise bei dem oben genannten DlGeorge-Syndrom vorliegen. Auf Grund der
Eigenschaften der Pentapeptlde sind ferner wertvoll In vitro durch Auslösen der Entwicklung von Oberflächenantlgenen
der T-Zellen, durch Auslösung der Entwicklung der funktioneilen Fähigkeit, Empfindlichkeit für
Mltogene und Antigene und Mitwirkung der Zellen In der Steigerung der Fähigkeit der B-Zellen, Antikörper zu M
bilden, zu erreichen. Sie sind In vitro wertvoll durch Auslösung der Entwicklung der B-Zellen, gemessen an der
Entwicklung der Oberflächenrezeptoren für das Komplement. Die Peptide sind ferner dadurch wertvoll, daß sie
die unkontrollierte Proliferation von Lymphozyten, die auf Ublqultin ansprechen, hemmen. Eine wichtige
Eigenschaft des Pentapeptids Ist seine Fähigkeit In vivo, Zellen mit den Eigenschaften von T-Zellen wiederherzustellen,
sowie seine Fähigkeit in vivo. Zellen mit den Eigenschaften von B-Zellen wiederherzustellen.
Eine weitere wichtige Eigenschaft der Peptide gemäß der Erfindung besteht darin, daß sie bei sehr niedrigen
Konzentrationen äußerst wirksam sind. So wurde festgestellt, daß die Peptide bereits be! Konzentrationen vOn
10 Nanogramm/ml wirksam und bei Konzentrationen von etwa 0,05 bis 1 pg/ml maximal wirksam sind. Als
Träger eignen sich alle für diesen Zweck bekannten Träger einschließlich normaler Kochsalzlösungen vorzugsweise
mit einem Protein als Verdünnungsmittel, z. B. Rinderserumalbumin, um Verluste durch Adsorption an
Glasgeräte bei diesen niedrigen Konzentrationen zu verhindern. Die Peptide gemäß der Erfindung sind In einer
Dosierung oberhalb von etwa 0,1 mg/kg Körpergewicht wirksam. Für die Behandlung des DlGeorge-Syndroms
können die Pentapeptlde in einer Dosis von etwa 0,1 bis 10 mg/kg Körpergewicht verabreicht werden. Im allgemeinen
kann eine Dosis im gleichen Bereich für die Behandlung der anderen genannten Zustände oder Krankheiten
angewendet werden.
Die Pentapeptide gemäß der Erfindung wurden nach ähnlichen Verfahren hergestellt, wie sie von Merrifield
In Journal of American Chemical Society 85 (1963) 2149 bis 2154 beschrieben werden. Die Synthese bestand aus
der stufenweisen Anlagerung von geschützten Aminosäuren an eine wachsende Peptldkette, die durch kovalente
Bindungen an ein festes Harzteilchen gebunden war. Durch diese Arbeltswelse wurden Reagentlen und Nebenprodukte
durch Filtration entfernt, und die Umkristalllsatlon von Zwischenprodukten war überflüssig. Das allgs- so
meine Konzept dieses Verfahrens beruht auf der Bindung der ersten Aminosäure der Kette an ein festes Polymerisat
durch eine kovalente Bindung und die einzelne, stufenweise Anlagerung der nachfolgenden Aminosäuren,
bis die gewünschte Sequenz zusammengesetzt 1st. Abschließend erfolgt die Entfernung des Peptlds vom
festen Träger und die Entfernung der Schutzgruppen. Bei diesem Verfahren wird eine wachsende Peptldkette
erhalten, die an ein vollständiges unlösliches festes Teilchen gebunden Ist, so daß sie in einer zweckmäßigen 5S
Form für die FÜlratlon und die Entfernung von Reagentlen und Nebenprodukten durch Waschen vorliegt.
Die Aminosäuren können an beliebige geeignete Polymerisate gebunden werden, die lediglich In den verwendeten
Lösungsmitteln unlöslich sein und eine beständige physikalische Form, die leichte Filtration ermöglicht,
aufweisen müssen. Das Polymerisat mu3 eine funktionell Gruppe enthalten, an die die erste geschützte
Aminosäure durch eine kovalente Bindung fest gebunden wenden kann. Für diesen Zweck eignen sich die ω
verschiedensten Polymerisate, z. B. Cellulose, Polyvinylalkohol, Polymethacrylat und sulfoniertes Polystyrol,
jedoch wurde für die Synthese gemäß der Erfindung ein chlormethyllertes Copolymerisat von Styrol und
Divinylbenzol verwendet.
Die verschiedenen funktioneilen Gruppen an der Aminosäure, die aktiv waren, aber nicht an den Reaktionen
teilnehmen soiiten, waren durch übiiche Schutzgruppen, wie sie auf dem Gebiet der Polypeptide verwendet
werden, während der gesamten Reaktion geschützt. Beispielsweise waren die funktionellen Gruppen an Tyrosin
und Lysin durch Schutzgruppen geschützt, die bei Vollendung der Sequenz entfernt werden konnten, ohne das
als Endprodukt gebildete Pentapeptid nachteilig zu beeinflussen. Die Synthese wurde insofern nach einer Modi-
flkatlon der Feststoffsynthese durchgeführt, als Fluorescamln verwendet wurde, um durch ein Anzeichen von i!f.
positiver Fluoreszenz zu bestimmen, ob die Kupplung vollständig war [siehe Feilx und Mitarbeiter In Analyt. ϊ|
Blöchern. 52 (1973) 377]. Wenn die vollständige Kupplung nicht angezeigt wurde, wurde die Kupplung mit der ||
gleichen geschützten Aminosäure wiederholt, bevor die Schutzgruppen entfernt wurden.
' Bei dem allgemeinen Verfahren wurde zunächst das an seinen Aminogruppen geschützte L-Lysln In absolutem Alkohol, der ein AmIn enthielt, zum Harz verestert. Das gekuppelte Aminosäureharz wurde dann filtriert,
mit Alkohol und Wasser gewaschen und getrocknet. Die Schutzgruppe an der ar-Amlnogruppe der Aminosäure
Lysin (ζ. B. t-BOC, d. h. t-Butyloxycarbonyl) wurde dann entfernt, ohne andere Schutzgruppen zu beeinflussen.
Das hierbei erhaltene gekuppelte AmlnosSureharz, das die freie Aminosäure enthielt, wurde dann mit einem
"ι geschützten L-Glutamln, vorzugsweise r-t-ßOC-L-Glutamln umgesetzt, um das L-Glutamln zu kuppeln. Die
Reaktionen wurden dann mit geschütztem L-Isoleucln, L-Asparagln und L-Tyrosln wiederholt, bis das vollständige Molekül gebildet war. Die Aufeinanderfolge von Reaktionen wurde wie folgt durchgeführt: *i
15 fi
55 %
Harz
. α-BOC-Lys-OH
α-BOC-Lys-Harz
Entfernung der Schutzgrupppe
an der a-Aminogruppe
an der a-Aminogruppe
R2
H-Lys-Harz
a-BOC-L-Gln
o-BOC-Gln-Lys-Harz
Entfernung der Schutzgruppe
der a-Aminogruppe
der a-Aminogruppe
R2
H-Gln-Lys-Harz
a-BOC-Ile-OH
R2
a-BOC-Ile-Gln-Lys-Harz
JIl
Entfernung der Schutzgruppe
der a-Aminogruppe
der a-Aminogruppe
R2
H-Ile-Gln-Lys-Harz
a-BOC-Asn-OH R2
a-BOC-Asn-r.f-Gln-Lys-Harz
Entfernung der Schutzgruppe
der a-Aminogruppe
der a-Aminogruppe
R2
H-Asn-Ile-Gln-Lys-Harz R1
R1
a-Ra-Tyr-ÜH R2
55
a-R3-Tyr-Asn-Iie-Gln-Lys-Harz
Entfernung aller Schutzgruppen
H-Tyr-Asn-Ile-Gln-Lys-OH
In der vorstehenden Reaktionsfolge sind Ri und R2 Schutzgruppen an den verschiedenen reaktionsfähigen
Seltenketten an den Aminosäuren, die nicht beeinflußt oder entfernt werden, wenn die Schutzgruppe an der st-Aminogruppe
entfernt wird, um die weitere Reaktion zu gestatten. cr-Rs ist eine Schutzgruppe der cr-Aminogruppe.
Vorzugsweise steht in dem vorstehenden, als Zw'schenprodukt gebildeten Pentapeptidharz Rt für eine
Schutzgruppe wie O2 oder 6-Dichlorbenzyl. R: für fi-2-Chiorbenzyioxycarbonyi und R3 für t-Butyloxycarbonyl.
Als Harze eignen sich alle Harze, die vorstehend als für das Verfahren geeignet genannt wurden. In der vorstehenden
Reihe von Reaktionen werden die Peptide, bei denen ALA an die Stelle von TYR, ASN oder Il E tritt.
65
in der gleichen Weise heigestellt.
Nachdem das letzte Zwischenprodukt gebildet worden Ist, wird das Peptld-Harz gespalten, um die Schutzgruf/pen
R,, R1 und R] und das Harz zu entfernen. Die Schutzgruppen wurden nach üblichen Methoden, z. B.
durch Behandlung mit wasserfreiem Fluorwasserstoff, entfernt, worauf das erhaltene freie Peptid Isoliert wurde.
Während die bevorzugte Methode zui Hersteilung der Pentapeptlde gemäß der Erfindung untf.r Verwendung
eines unlöslichen, festen Polymeren erfolgt, wie es be! der Methode von Merrlfield beschrieben Ist, kann man
natürlich auch andere Herstellungsmethoden verwenden. Zum Beispiel kann ein verschieden fester Träger
verwendet werden, wie z. B. ein N-Methyl-benzhydrylamlnharz, das unter gewissen Bedingungen von Vorteil
Ist. Bei diesem Verfahren wird die am endständigen C-Atom hängende Aminosäure direkt an das Harz gebur·-
>n den und das fertige Peptid kann vom Substrat In HF abgespalten werden, um endständige C-Amlne zu bilden.
Verfahren zur Verwendung eines n-Methylbenzhydrylamlnharzes sind von Monahan et al in Biochemical and
Biophysical Research Communications, 48, 1100-1105 (1972) beschrieben. Verfahren zur Verwendung eines
Benzhydrylamlnharzes sind von J. Rlvler et al In Journal of Medicinal Chemistry 1973, Bd. 16, S. 545-549
beschrieben.
ι* Verschiedene Derivate des Grundpentapeptlds können auch unter Verwendung von dem Fachmann bekannten
Methoden hergestellt werden. Es Ist offensichtlich, daß bei der Herstellung solcher Derivate es nöt.g Ist,
funktionell Gruppen zu blockleren, die mit der Reaktlonsfolge In Wettstrelt treten können, um das gewünschte
Produkt herzustellen. Beispielswelse sollte die or-Carboxylsäuregruppe der Asparaginsäure oder die ar-Amlnogruppc
von Lysin während ucr Herstellung uicsci Dciivaic biuckieri werden.
W Wie bereits erwähnt. Ist es bei der Durchführung des Verfahrens notwendig, die Aminogruppen zu schützen
oder blockieren, um die Reaktion zu steuern und die gewünschten Produkte zu erhalten. Zu den geeigneten
Schutzgruppen für die Aminogruppen, die erfolgreich verwendet werden können, gehören die Salzbildung zum
Schutz von stark basischen Aminogruppen oder Urethan-Ersatzschutzgruppen (urethane protecting substitutes),
ζ. B. Benzyloxycarbonyl und t-Butyloxycarbonyl. Vorzugswelse werden t-Butyloxycarbonyl (tBOC) oder t-Amyloxycarbonyl
(AOC) zum Schutz der sr-Amlnogruppe In den reagierenden Aminosäuren am Carboxylende
des Moleküls verwendet, da die Schutzgruppen BOC und AOC (t-Amyloxycarbonyl) sich nach dieser Reaktion
und vor der anschließenden Stufe (In der die ar-Amlnogruppe selbst umgesetzt wird) durch verhältnismäßig
milde Einwirkung von Säuren (z. B. Trlfluoresslgsäure) leicht entfernen lassen. Diese Behandlung beeinflußt Im
übrigen keine Gruppen, die zum Schutz anderer reaktionsfähiger Seltenketten verwendet werden. Die a-
"> Aminogruppen können somit durch Umsetzung mit einem beliebigen Material geschützt werden, das die
Aminogruppen für die anschließende Reaktion bzw. die anschließenden Reaktionen schützt, aber später unter
Bedingungen, die das Molekül nicht anderweitig beeinträchtigen, entfernt werden könnein. Als Beispiele solcher
Materialien sind organische Carbonsäurederivate zu nennen, die die Amlnogruppe acylieren.
Im allgemeinen kann jede der Aminogruppen durch Umsetzung mit einer Verbindung, die eine Gruppe der
Formel
Il
R—O—C —
enthält, worin R eine Gruppe ist, , jrhlndert, daß die Amlnogruppe anschließende Kupplungsreaktionen
eingeht und ohne Zerstörung des Moleküls entfernt werden kann, geschützt werden. Beispielsweise Ist R ein
geradketttger oder verzweigter Alkylrest, der ungesättigt sein kann und vorzugsweise 1 bis 10 C-Ato«ne enthält,
ein Arylrest vorzugsweise mit 6 bis 15 C-Atomen, ein Cycloalkylrest vorzugsweise mit 5 bis 8 C-Atomen, ein
•«5 Aralkylrest vorzugsweise mit 7 bis 18 C-Atomen, ein Alkarylrest vorzugsweise mit 7 bis 18 C-Atomen oder ein
Heterocyclus, z. B. Isonicotlnyl. Die Aryl-, Aralkyl- und Alkarylkomponenten können außerdem beispielsweise
durch einen oder mehrere Alkylreste mit 1 bis etwa 4 C-Atomen welter substituiert werden. Bevorzugt als
Gruppen für R werden beispielsweise t-Butyl, t-Amyl, Phenyl, Tolyl, XyIyI und Benzyl. Besonders bevorzugte
spezielle Schutzgruppen für die Amlnogruppe sind beispielsweise Benzyloxycarbonyl, substituiertes Benzyloxycarbonyl,
worin der Phenylring durch ein oder mehrere Halogenatome, z. B. Cl oder Br, substituiert Ist, Nitro,
niedere Alkoxyreste, z. B. Methoxy, niedere Alkylreste, tertiäres Butyloxycarbonyl, tertiäres Amyloxycarbonyl,
Cyclohexyloxycarbonyl, Vlnyloxycarbonyl, Adamantyloxycarbonyi und Blphenyllsopropoxycarbonyl. Ferner
können als Schutzgruppen beispielsweise Isonicotlnyloxycarbonyl, Phthaloyl, p-Tolysulfonyl und Formyl
verwendet werden.
Bei der Durchführung des allgemeinen Verfahrens gemäß der Erfindung wird das Peptid durch Umsetzung
der freien cr-Aminogruppe mit einer Verbindung, die geschützte Aminogruppen enthält, aufgebaut. Für die
Reaktion oder Kupplung wird die Verbindung, die angegriffen wird, an ihrer Carboxylgruppe aktiviert, so daß
die Carboxylgruppe dann mit der freien ar-Aminogruppe an der angefügten Peptidkette reagieren kann. Um die
Aktivierung zu erreichen, kann die Carboxylgruppe In eine beliebige reaktionsfähige Gruppe, z. B. einen Ester,
ό ein Anhydrid, ein Azid oder Säurechlorid, umgewandelt werden.
Es ist ferner zu bemerken, daß wahrend dieser Reaktionen die Aminosäurekomponenten sowohl Aminogruppen
als auch Carboxylgruppen enthalten, und daß gewöhnlich eine Gruppe in die Reaktion eingeht, während die
andere geschützt ist. Vor der Kupplungsstufe wird die Schutzgruppe an der a-Aminogruppe oder endständigen
Aminogruppe des angegriffenen Peptids unter Bedingungen entfernt, die andere Schutzgruppen, z. B. die
Gnjppe an der s-Aminogruppe des LysinrnciekSis, nacht wesentlich beeinträchtigen. Bevorzugt als Verfahren für
die Durchführung dieser Stufe 1st eine milde Acidolyse beispielsweise durch Umsetzung mit Trlfluoressigsäure
bei Raumtemperatur.
Es ist einleuchtend, daß die vorstehend beschriebene Reihe von Verfahrensstufen zur Bildung des speziellen
Es ist einleuchtend, daß die vorstehend beschriebene Reihe von Verfahrensstufen zur Bildung des speziellen
Dieses Pentapeptid umfaßt femer die Sequenz des Pentapeptids gemäß der Erfindung mit basischen aktiven
Stellen. Das substituierte Pentapeptid der Formel II, worin die endständigen TYR- und LYS-Aminosäuregruppen in der oben beschriebenen Weise weiter substituiert werden können, wird dann durch Umsetzung mit
diesem basischen Pentapeptid mit für die Herstellung der gewünschten Derivate geeigneten Reagenüen hergestellt. Die Reaktionen dieser Art, z. B. Acylierung, Veresterung und Amidlerung, sind dem Fachmann bekannt.
Die Erfindung wirf durch die folgenden Beispiele weiter erläutert. In diesen Beispielen verstehen sich die π
Teile als Gewichtstelle, falls nicht anders angegeben.
Für die Herstellung des Pentapeptids gemäß der Erfindung würfen die folgenden Materialien im Handel i:
bezogen:
ct-BOC-L-GIutamin-O-nitrophenylester
cr-BOC-e^-Chlor-benzyloxycarbonyl-L-lysin
ct-BOC-asparagln
ar-BOC-O^o-Dlchlorbenzyl-L-tyrosin
Reagentien von »Sequenalw-Qualltät für Bestimmungen der Aminosäuresequenz, Dicyclohexylcarbodfimid,
Fluorescamln und das Harz wurden ebenfalls Im Handel bezogen. Als Harz wurde ein Polystyroldlvlnylbenzolharz verwendet, das eine Teilchengröße von 37-74 μπι hatte und 1% Divlnylbenzol und 0,75 mMol Chlorid pro
g Harz enthielt.
Zur Herstellung des Pentapeptids würfen 2 mMol cr-BOC-e-chlorbenzyloxycarbonyl-L-Lysin 24 Stunden bei
80° C zu 2 mMol chlormethyliertem Harz In absolutem Alkohol, der 1 mMol Triäthylamin enthielt, verestert.
Das erhaltene gekuppelte Aminosäureharz würfe filtriert, mit absolutem Alkohol gewaschen und getrocknet.
Anschließend wurden andere cr-BOC-Amlnosäuren In der gleichen Welse an die von der Schutzgruppe befreite
ct-Aminogruppe des Peptid-Harzes In der richtigen Reihenfolge gekuppelt, wobei das Pentapeptid gemäß der
Erfindung unter Verwendung äquivalenter Mengen Dlcyclohexylcarbodllmit mit Ausnahme von a-BOC-L-Glutamin-O-nitrophenylester, der direkt gekuppelt wurde, erhalten würfe. Nach jeder Kupplungsreaktion wurde
ein aüquoter Teil des Harzes mit Fiuorcscamin getestet. Wenn positive Fluoreszenz festgestellt wurde, wurde
die Kupplung als unvollständig angesehen und mit der gleichen schützenden Aminosäure wiederholt. Als
Ergebnis der verschiedenen Kupplungsreaktionen wurde als Zwischenprodukt das Pentapeptid-Harz hergestellt.
In einer Kelf-Spaltapparatur (Peninsula Laboratories, Inc.) wurden dieses Peptld-Harz gespalten und die
Schutzgruppen unter Verwendung von wasserfreiem Fluorwasserstoff bei 0°C für 60 Minuten mit 1,2 ml Anisol -»ο
pro g Peptld-Harz als Radikalfänger entfernt. Das Peptldgemlsch wurde gefriergetrocknet und mit wasserfreiem
Äther gewaschen. Das Peptid wurde an P-6-Blo-Gel In 1 n-Esslgsäure Chromatographien. Für das erhaltene
Pentapeptid wurde festgestellt, daß es eine Reinheit von 94% und die folgende Sequenz hatte:
Zur Ermittlung der Aktivität und der Eigenschaften des Pentapeptids wurden Bestimmungen an gesunden, 5
bis 6 Wochen aiien nu/nu-Mäusen beiderlei Geschlechts durchgeführt, die auf einer BALB/c-Grundlage
gezüchtet (wobei Thymocyten das Thy-1,2-Oberflächenantlgen ausdrücken) und unter üblichen Bedingungen
gehalten wurden. Für die Antiseren wurden Antl-Thy-1,2-Seren In Thy-1-Mäusen beiderlei Geschlechts (Thy-1
congenlc mice) hergestellt.
Für die Auslösung der Differenzierung von Thy-1*-T-Zellen oder CR*-B-Zellen In vitro wurde die Induktion
der Thymocytendifferenzlerung von Prothymocyten In vitro durchgeführt, wie von Komuro und Boyse beschrieben [Lancet 1 (1973) 7401, wobei das Auftreten von Thy-1,2 als Anzeichen der Differenzierung der T-Zellen
diente. Die Induktion der Differenzierung der CR*-B-Zellen von CR-B-Zellenvorstufen In vitro erfolgte unter
ähnlichen Bedingungen, wobei als Kriterium des Tests die Fähigkeit der CR*-B-Zellen diente, Schafserythrocyten, die mit subagglutinierenden Mengen von Kaninchen-Antikörpern und nlcht-lytlschem Komplement
bedeckt (coated) waren, zu binden. Mllzzellenpopulatlonen von gesunden nu/nu-Mäusen, an die kontlnuler- «>
liehen Rlnderserumalbumln-Gradlenten fraktioniert, wurden als Quelle beider Vorstufentypen (Thy-1" und CR"
verwendet, weil sie sehr wenig oder keine Thy-1*-Zellen und geringe Anzahlen von CR'-Zellen aufweisen.
Als Ergebnis dieser Bestimmung wurde gefunden, daß das Pentapeptid eine Selektivität von Wirkungen
ähnlich derjenigen von Ublquitln in der Induktion der Differenzierung von T-Lymphozyten und von Komplernentrezeptoren -(CR*)-B-Lymphozyten zeigten. Das Pentapeptid führte die Differenzierung von Thy-1*-T-Zellen <■■<
in Konzentrationen von IO ng bis 1 Mg/ml sowie die Differenzierung von CR'-B-Zellen In Konzentrationen von
IO ng bis 1 Mg/ml herbei.
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45
50
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65
Das auf die In Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellte Pentapeptld wurde, während es noch an das
Harz gekuppelt 1st, mit Trifluoressigsäure in Dlchlormethan behandelt, um die t-BOC-Schutzgruppe von dem
Tyrosiniest zu entfernen. Das erhaltene Peptid wird dann mit Essigsäureanhydrid acyllert, worauf es vom
Harzsubstrat abgespalten und alle Schutzgmppen mit HF entfernt werden. Dabei wird das folgende acyllerte
Derivat erhalten:
Um das amldierte Derivat des Pentapeptlds von Beispiel 1 herzustellen, wird das geschätzte Pentapeptld
hergestellt, indem ein Benzhydrylaminharz als Substrat verwendet wird, indem man der Methode von J. Rlvler
et al In Joum. of Medicinal Chemistry, 1973, Bd. 16, 545-549 folgt. Das amldierte Derivat wird hergestellt.
Indem das an das basische Harz gebundene Pentapeptld durch Umsetzung mit Fluorwasserstoff abgespalten
wird. Das amldierte Pentapeptid hat folgende Formel
Die Identifizierung erfolgte durch Dunnschichtchrornaiographie und Elektrophorese, wobei die folgenden
Werte erhalten wurden:
Probe: 30 μg . .
r/ : n-BuOH : Pyridin : HOAc : H2O
r/ : EtOAc : Pyridin : HOAc : H2O r/ : EtOAc : n-BuOH : HOAc : H2O
Spray-Reagenz: Pauly, Ninhydrin & I2
30 : | 15 | : 3 | : 12 |
5 : | 5 | : 1 | : 3 |
1 : | 1 | : 1 | : 1 |
Elektrophorese Peptid wanderte zur Kathode
Ac-Tyr-Asn-Ile-Gln-Lys
(Beispiel 3)
Tyr-Asn-Ile-Gln-Lys-N^
(Beispiel 4)
0,47 0,87 0,54 -1,35 cm 0,48 0,87 0,37 -6,60 cm
Probe: 100 μ&
pH 5,6, Pyrldin-Acetat-Pufferlösung
1000 V, 1 Stunde
Das acetyllerte Pentapeptld von Beispiel 3 zeigte, wenn es In einer Konzentration von 1 Mg/ml In 14%lger
Twomey-Lösung verwendet wurde, maximale und minimale Aktivitäten, die mit dem basischen Pentapeptld
von Beispiel 1 vergleichbar waren.
Das amldierte Pentapeptld von Beispiel 4 zeigte bei Verwendung In einer Konzentration von 1 μg/ml In
6%lger Twomey-Lösung eine Aktivität, die mit derjenigen des basischen Pentapeptids von Beispiel 1 vergleichbar war.
In diesem Beispiel wird das gemäß Beispiel 3 hergestellte acyllerte Pentapeptld, während es noch an das Harzsubstrat gebunden ist, durch Umsetzung mit wasserfreiem Ammoniak unter Amldlerungsbedlngungen abgespalten, um die Verbindung freizusetzen, worauf die Schutzgmppen entfernt werden und das folgende Polypeptld
erhalten wird:
C H ,CO-T Y R-ASN-ILE-GLN-LYS-NH,
Die gemäß Beispiel 5 hergestellten Pentapeptiderivate bewahren die für die basische Aminosäuresequenz
beschriebene biologische Aktivität.
Beispiele 6 bis 8
Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen stufenweisen Verfahren werden die folgenden Pentapeptide hergestellt:
Zur Bestimmung der pharmakoiogischen Aktivität und der pharmakologischen Eigenschaften dieser Pentapeptide wurde die Induktion von Th-1-(T-Zellen)-Antigen am Knockenmark von Küken zur Testung der
Peptide bei einer Konzentration von 1 ug/ml angewendet. Diese Methode wird von Brand und Mitarbeitern in
»Science« 193 (Juli 1976) 319-321 beschrieben. Bei dieser Methode werden die zusammengegebenen Zellen von
Femur und Tibiotarsus von gerade ausgeschlüpften Küken des Stammes SC (Hy-Linie) durch Ultrazentrifugierung an einem fünfschichtigen diskontinuierlichen Rinderserumalbumin-(BSA)-Gradienten (11) fraktioniert.
Zellen aus jeder Grenzfläche werden gewaschen und für die Inkubation in einer Konzentration von 5 χ 10'
Zellen pro ml mit dem Peptid (0,1 μg/ml im Medium RPMI 1630 suspendiert, das mit 15 mMol Hepes, 5% yglobulinfreiem fetalem Kalbsserum, Desoxyrlbonuclease, (14-18 Einheiten/ml), Heparin (5 Einheiten/ml), Peni-
clllin (100 Eißh-üiten/ml) und Streptomycin (100 μg/mI) ergänzt ist. Kontrollproben werden mit BSA (1 ug/ml)
oder Medium allein Inkubiert. Nach der Inkubation werden die Zellen im Zytotoxizitätstest unter Verwendung
von Küken- und Meerschweinchenkomplementfraktionen geprüft. Der Anteil von Bu-I*- bzw. Th-1+-Zellen in
jeder Schicht wird als Zytotoxizitätslndex 100 (a-b)la berechnet, wobei α und b die Prozentsätze lebensfähiger
Zellen in der Komplementkontrolle bzw. im Testpräparat sind. Der Prozentsatz von induzierten Zellen wird
durch Subtraktion der Mittelwerte bei den Kontrollinkubationen ohne Induktionsmittel (gewöhnlich 1 bis 3%)
von denen der Test-Induktionen ermittelt.
Als Ergebnis der Charakterisierungen dieser Art wurde gefunden, daß die gemäß den Beispielen 6, 7 und 8
hergestellten Pentapeptide die folgenden Prozentsätze von Induktionen von Th-I-(T-Zellen)-Antigen am
Knochenmark von Küken zeigen:
6 12%
7 15%
8 21%
Claims (1)
1. Pentapeptlde und deren Derivate der allgemeinen Formel
R-X-Y-Z-GLN-LYS-R'
mit den Bedeutungen
X = TYR oder. In Verbindung mit Y = ASN und Z = ILE, ALA;
'0 Y= ASN oder ALA;
Z = ILE oder ALA;
R = Wasserstoff oder Acetyl und
R' = Hydroxy oder Amino,
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