DE3034198A1 - Gereinigtes polypeptid, verfahren zum isolieren und verwendung desselben sowie pharmazeutische zusammensetzung und waessrige sterile loesung - Google Patents

Description

NX 781

NOVO INDUSTRI A/S., Novo Alle, 2880 Bagsvaerd, Dänemark

Gereinigtes Polypeptid, Verfahren zum Isolieren und Verwendung desselben sowie pharmazeutische Zusammensetzung und wäßrige sterile Lösung

Die Erfindung betrifft ein gereinigtes Polypeptid, ein Verfahren zum Isolieren eines gereinigten Polypeptids, eine pharmazeutische Zusammensetzung, eine wäßrige sterile Lösung eines gereinigten Polypeptids sowie die Verwendung des gereinigten Polypeptids .

Die Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges gereinigtes Polypeptid oder ein physiologisch akzeptables Salz desselben sowie auf ein Verfahren zum Gewinnen und zur Reinigung desselben und auf die Verwendung desselben als spas-

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BOEHMERT & BOEHMkRT '.."'.'.

molytisches Agens, überraschenderweise konnte gezeigt werden, daß das erfindungsgemäße gereinigte Polypeptid, welches aus Schweinepankreas gewinnbar ist, entspannende oder spasmolytische Effekte auf glatte Muskulatur bewirkt. Aus diesem Grunde wurde es mit dem Trivialnamen pankreatisches spasmolytisches Polypeptid, welcher im weiteren aus Gründen der Bequemlichkeit zu PSP abgekürzt wird, bezeichnet. PSP zeigt interessante pharmakologische Eigenschaften.

Spasmolytische Agenzien oder Antispasmolytika, wie Atropin, mit diesem verwandte Verbindungen und synthetische Medikamente mit atropinartigem Effekt, werden weitverbreitet für die Behandlung einer Vielzahl von Beschwerden, insbesondere von Krämpfen glatter Muskulatur und Hypermotilitätszuständen,verwandt. Nichtsdestoweniger wird die beabsichtigte Wirkung derartiger Stoffe üblicherweise von einer Anzahl Nebeneffekte begleitet, welche ihrem allgemeinen Charakter als Anticholinergika zuzuschreiben sind.

Als diagnostisches Hilfsmittel beim Röntgen des Gastrointestinal-Traktes, insbesondere zusammen mit einem Röntgenkontrastmittel zur Verbesserung der Darstellung des Gastrointestinal-, Gallen- und Ausscheidungstraktes sind bisher allgemein atropinähnliche Anticholinergika verwandt worden. Derartige Medikamente werden üblicherweise parenteral gegeben und aufgrund der Dosis, die notwendig ist, um vollständige Entspannung zu erreichen, werden

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üblicherweise auch die klassischen Nebenwirkungen dieser Substanzen angetroffen.

Kürzlich wurde die parenterale Gabe des Peptid- . hormons Glukagon, welches aus 29 Aminosäuren besteht, als alternatives Mittel zur Reduktion der gastro-intestinalen- Motilität in Zusammenhang mit radiologischen Untersuchungen eingeführt (s. US-Pätent Nr. 38 62 301). Glukagon zeigt aber außerdem eine Vielzahl weiterer Wirkungen im menschlichen Körper, eingeschlossen einen starken Einfluß auf die metabolisehen Regelfunktionen, wobei die deutlichste Wirkung das Hervorrufen von Hyperglykämie und Lipolyse ist. Daher konnten, obwohl der Einsatz von Glukagon in der Endoskopie bestimmte Vorteile brachte, die unerwünschten Nebenwirkungen nicht vollständig ausgeschaltet werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Spasmolytikum zu liefern, welches, während es antispasmische und entspannende Wirkungen auf glatte Muskulatur - ähnlich denen bekannter Agenzien - besitzt, wesentlich geringere Nebenwirkungen zeigt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein gereinigtes Polypeptid folgender Aminosäurezusammensetzung gelöst:

Trp (2), Lys (4), His (1), Arg (5), Asx (10), Thr (3), Ser (9), GIx (12), Pro (12), GIy (6), AIa (6), Cys1/2 (14) , VaI (7), Met (2), He (3), Leu (1), Tyr (2), Phe (7), wobei die Bestimmungen den üblichen Fehler von t 10 % der angegebenen Zahlen aufweisen,

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wobei ein Teil der Aminosäuresequenz, bestimmt vom N-terminalen Ende des Peptides,folgendermaßen sein soll:

pyrGlu-Lys-Pro-Ala-Ala-Cys-Arg-Cys-Ser-Arg-Glx-Asx-

5 10

-Pro-Lys-Asx-Arg-Val-Asx-Cys-Gly-Phe-Pro-Gly-Ile-Thr-15 20 25

-Ser-Asx-Glx-Cys-Phe-Thr-Ser-Gly-Cys-Cys-Phe-Asx-Ser-

30 35

-Glx-Val-Pro-Gly-Val-Pro-Trp- , wobei pyrGlu (Amino-40 45

säurerest 1) Pyroglutaminsäure sein soll, oder Gin physiologisch akzeptables Salz davon. Die Abkürzungen für die Aminosäuren sind aus J. Biol. Chem. 243,(1968), 3558, ersichtlich. Weiterhin liefert die Erfindung ein Verfahren zum Isolieren eines gereinigten Polypeptids, gekennzeichnet durch Isolieren des Polypeptids aus Schweinepankreasdrüsen durch eine Kombination von Chromatographie und Ausfällen und ein weiteres Vorfahren, gekennzeichnet durch Isolieren des Polypeptids aus einem Insulinsalzkuchen. Ein weiteres Verfahren· zum Isolieren eines derartigen Polypeptids ist gekennzeichnet durch Isolieren von PSP aus der Mutterlauge, die entsteht, wenn ein Insulinsalzkuchen hergestellt wird, durch weiteres Aussalzen, gefolgt durch Chromatographie, unter Verwendung eines Anionen- und/oder Kationen-Austauschers. Die erfindungsgemäße pharmazeutische Zusammensetzung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine wirksame Menge eines gereinigten Polypeptids enthält, gemeinsam mit einem geeigneten physiologisch akzeptierbaren Träger oder Exzipienten. Eine erfindungsgemäße wäßrige

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AO

sterile Lösung eines gereinigten Polypeptide ist dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa O,9 % Natriumchlorid und gegebenenfalls Konservierungsmittel wie Hydroxibenzoesäure oder Phenol enthält. Weiterhin wird die Aufgabe durch die Verwendung des gereinigten Polypeptids als Medikament gelöst.

Die Erfindung liefert also außerdem ein Verfahren zur Herstellung gereinigten PSP¹S, wobei dieses Verfahren das Isolieren von PSP aus Schweinepankreasgewebe, bevorzugt aus dem Insulinsalzkuchen durch eine Kombination von Chromatographie- und Ausfällverfahrensschritten, beinhaltet.

Der Insulinsalzkuchen kann, wie folgt, hergestellt werden: Ganze, sauber entfettete Schweinepankreasdrüsen werden gefroren fein zerteilt und sodann dem konventionellen Extraktionsprozeß für das Gewinnen von Insulin unterworfen, nämlich mittels einer Mischung aus wasser und einem organischen wassermischbaren Lösungsmittel , wie einem niedrigen aliphatischen Alkanol - beispielsweise Ethanol oder Isopropanol - in einem sauren Medium, beispielsweise einem Medium mit einem pH im Bereich von etwa 1,5 bis 5_f gemessen mit einem pH-Meter in der Mischung, extrahiert. Der saure pH wird durch Zugabe einer Säure erreicht. In der fertigen Mischung aller Komponenten ist das organische Lösungsmittel in einer Konzentration im Bereich von etwa 40 bis 80 Vol.% vorhanden. Die resultierende Aufschlämmung wird bei einer Temperatuir im Bereich von etwa 5°C bis

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zu Umgebungstemperatur,gerührt, gefolgt durch· Abtrennen der Drüsen-Reste, beispielsweise durch Zentrifugieren. Der Extrakt wird sodann auf einen pH-Wert im Bereich von etwa 5 bis 9 neutralisiert und geklärt, beispielsweise durch Zentrifugation. Der Extrakt wird auf einen pH-Wert im Bereich von etwa 3 bis 4 angesäuert, woraufhin der Extrakt von jeglichem organischen Lösungsmittel befreit wird, beispielsweise durch Verdampfen bei reduziertem Druck, gefolgt durch Abtrennen der Lipid-Verbindungen,beispielsweise durch Zentrifugation. Insulin, gemischt mit anderen Proteinen und Polypeptiden, wie PSP, wird aus den derart erhaltenen, konzentrierten Extrakten ausgesalzen, beispielsweise durch Zugabe von Natriumchlorid bis zu einer Konzentration im Bereich von etwa 10 bis- 30 % (Gew./Vol.), und das derart gebildete Präzipitat - beispielsweise durch Zentrifugation - isoliert, wodurch der Salzkuchen gebildet wird.

Der derart erhaltene Salzkuchen kann daraufhin in Wasser gelöst und das Rohinsulin durch Ausfällung am ^Ί isoelektrischen Punkt bei einem pH im Bereich von etwa 4,9 bis 5,7, beispielsweise bei etwa 5,3, wahlweise in Gegenwart von Metallionen, beispielsweise Zinkionen,isoliert und gewonnen werden, üblicherweise durch Zentrifugation. Der pH-Wert des Überstandes wird in den Bereich von zwischen etwa 5,7 bis 7, bevorzugt etwa 6,5, eingestellt. Das gebildete Präzipitat, welches etwas Insulin enthält, wird abzentrifugiert. Um Hilfssubstanzen, wie Salze, zu entfernen, wird ein EDTA-Überschuß zum obigen Überstand dazugegeben, gefolgt durch Zugabe eines wassermischbaren organischen Lösungsmittels, bevorzugt von Ethanol (üblicherweise

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zwischen 5 bis 20 Vol.-Teile). Die Mischung wird über Nacht bei etwa 4° C stehengelassen, um Präzipitat zu bilden und anschließend zentrifugiert. Das Präzipitat wird vakuum-getrocknet und liefert ein trockenes Pulver, welches im weiteren hier als "Überstands-Protein" bezeichnet wird. Durch dieses Verfahren kann praktisch das gesamte Proteinmaterial des "Überstands-Proteins" gewonnen werden.

PSP kann in einer rohen, kristallinen Form aus einer Lösung von "Überstands-Protein " in Wasser (etwa 10 Teile) gewonnen werden. Die Lösung wird leicht gerührt, während Säure, beispielsweise Essigsäure, über etwa 3 Stunden zugegeben wird, bis ein pH-Wert im Bereich von etwa 3,8 bis 4,8, bevorzugt etwa 4,3, erreicht wird. Die Mischung wird daraufhin gekühlt und weitere drei Tage, bevorzugt bei etwa 4 C, weitergerührt. Eine Ausbeute relativ großer, stabellenförmiger, doppelbrechender Kristalle wird isoliert, beispielweise durch Zentrifugation, und vakuum-getrocknet.

Das derart erhaltene Material kann weiter gereinigt werden, bevorzugt durch Anwendung aufeinanderfolgender Schritte von Anionen-und Kationenaustauschchromatographie.

Zur Erläuterung des Verfahrens kann beispielsweise Anionenaustauschchromatographie auf einer Säule von "QAE-Sephadex A-25" (geliefert durch Pharmacia AB, Schweden) unter Verwendung des in Figur 1 der be-

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gleitenden Zeichnungen gegebenen Elutionsmittels (TRIS ist dabei tris-Hydroximethyl-Aminomethan) durchgeführt werden. Das bei überwachung der optischen Dichte von Fraktionen bei 276 nm erhaltene Chromatogramm zeigt einen Hauptpeak. Die gesammelten Fraktionen, die dem Hauptpeak entsprechen, werden auf pH 7,4 eingestellt und anschließend mit einem wassermischbaren organischen Lösungsmittel, beispielsweise Ethanol (4 Vol.-Teile) gemischt. Nach zweitägigem Stehen bei 4° C wird das Abgeschiedene durch Zentrifugation gewonnen und vakuum-getrocknet.

Das so erhaltene Material kann weiter durch Kationenaustauschchromatographie, beispielsweise auf einer Säule von "SP-Sephadex C-25" (geliefert durch Pharmacia) gereinigt werden. Elution kann mit dem Elutionsmittel, das auf Figur 2 der begleitenden Zeichnung angegeben ist, durchgeführt werden. Das in der gleichen Weise wie oben beschrieben erhaltene Chromatogramm zeigt einen Hauptpeak.Die gesammelten, diesem entsprechenden Fraktionen werden zur Trockenheit abgedampft, der. Rückstand in Wasser bei einem pH-Wert im Bereich von etwa 6 bis etwa 8 gelöst, beispielsweise bei etwa 7, mit einem Überschuß (etwa 12 VoI.-Teile) eines wasserlöslichen organischen Lösungsmittels, beispielsweise Ethanol, gemischt, und über Nacht unter ähnlichen Bedingungen wie oben beschrieben gehalten. Gereinigtes PSP, welches sich aus der Lösung abscheidet, wird durch Zentrifugation isoliert, mit Ethanol gewaschen und vakuum-getrocknet.

Alternativ dazu kann PSP-haltiges Protein aus der

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Mutterlauge erhalten werden, die entsteht, wenn der Salzkuchen unter Verwendung von Natriumchlorid in einer Konzentration von 10 bis 20 % (Gew./Vol.) durch einen zusätzlichen Aussalz-Verfahrensschritt isoliert wird. Das Präzipitat wird beispielsweise durch Zentrifugation gewonnen. Gereinigtes PSP kann aus diesem Präzipitat durch Verwendung von Anionen- und/oder Kationenaustauschchromatographie in beliebiger Reihenfolge gewonnen werden.

Ein weiteres Verfahren zur Isolation von PSP-haltigem Protein aus dem obigen Extrakt der Pankreasdrüsen verwendet eine Mischung von Wasser und einem organischen, wassermischbaren Lösungsmittel durch Adsorption an einem Kationen- oder Anionenaustauscher, beispielsweise Algininsäure, sulfoniertes Polystyren oder Aminoethy!cellulose. Anschließend wird der Ionenaustauscher gewaschen und das Protein mit einem wäßrigen Medium eluiert. Die Isolation mit Hilfe eines Ionenaustauschers wird nach Verfahren durchgeführt, die bekannten Verfahren analog sind.

PSP, das nach einem der oben beschriebenen Verfahren erhalten wurde, besitzt folgende charakteristischen Eigenschaften:

Molekulargewicht, berechnet aus der Aminosäurezusammensetzung: etwa 11.700.

Molekulargewicht, bestimmt durch Natriumdodecylsulfat-DISC-Gelelektrophorese (Neville: J. Biological Chemistry 246 (1971) 6328): etwa 10.700.

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Elektrophorese-Charakteristika: Basische DISC-Elektrophorese (basische DE) in Polyaerylamid-Gel, wie durch J. Schlichtkrull et al. (Horm. Metabol. Research, Suppl. Series 5_ (1974) 134) beschrieben, zeigt im wesentlichen eine einzige Bande mit einem R^ von 0,65 bis 0,75. Ein ähnliches Muster wird bei analytischer Elektrofokussierung in Polyacrylamid-Gel erhalten, wodurch der P. (isoelektrischer Punkt) auf etwa 4,4 bestimmt wird.

Die Produkte, die bei Behandlung von PSP mit Trypsin, ^ -Chymotrypsin, CNBr, Säure, oder Pyroglutamat- Aminopeptidase wie weiter unten beschrieben, enthalten werden, haben eine spasmolytische Aktivität gleicher Größenordnung wie PSP.

Trypsinbehandlung

20 mg PSP wurden in 20 ml 0,01 M NH₄HCO₃-LOSmIg (pH : 7,8) gelöst und 5 Minuten bei 37° C präinkubiert. Nach Zugabe von 100 μΐ 0,001 M HCL, welche 0,4 mg TPCK- ' Trypsin enthielt (erhältlich von Worthington Biochem. Corp.), wurde die Mischung bei 37° C weitere 15 Minuten inkubiert und anschließend lyophilisiert.

eXC~Chymotrypsinbehandlung

20 mg PSP wurde in 200 ^l 0,1 M NaOH gelöst und 1800 ul 0,05 M NH₄HCO₃ (pH : 8,0) zugegeben. Die Lösung wurde 5 Minuten bei 37° C präinkubiert und anschließend 50 ,ul 0,001 M Salzsäure, welche 100 ;ug cC-Chymotrypsin enthielt (erhältlich von Sigma Chemical Company) zugegeben. Die Inkubation wurde 1 Stunde bei 37 C fortgesetzt und die Reaktion durch Zugabe von 50 ul konzentrierter Essigsäure abgebrochen, woraufhind die Lösung lyo-

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BAD ORSGiNAL

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philisiert wurde.

CNBr-Behandlung

20 mg PSP wurden in 2 ml 70 Vol.-prozentiger Ameisensäure, welche 72 mg CNBr enthielt, gelöst. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur 40 Stunden gehalten und anschließend lyophilisiert. Das Lyophilisieren wurde
anschließend nach Zugabe von 2 ml Wasser wiederholt.

Säurebehandlung

1 mg PSP-Proben, in 100 ^tI 0,5 N Salzsäure

gelöst, wurden bei 37 C 2, 10 und 21 Tage inkubiert. Nach der Inkubation wurde das Protein jeder Probe
quantitativ durch Zugabe von 2 ml Aceton ausgefällt. Das Präzipitat wurde durch Zentrifugation isoliert, mit 2 ml Aceton gewaschen und vakuum-getrocknet. Die derart erhaltenen Proben und eine Probe unbehandeltes PSP wurden durch basische DISC-Elektrophorese (s. oben) analysiert, wobei die Zeit der Elektrophorese reduziert wurde, so daß ein R₊. = 0,53 für PSP resultierte. Bei der 2 Tage inkubierten Probe zeigte sich eine Serie von Banden, deren R,. zwischen 0,53 bis
0,86 lag. Bei den Proben, die 10 und 21 Tage inkubiert wurden, trat lediglich eine einzige Bande mit
R_f = 0,86 auf. Diese Resultate zeigen, daß eine
teilweise Deamidierung von PSP nach 2 Tagen auftrat und daß eine vollständige Deamidierung nach 10 Tagen der Inkubation stattgefunden hatte.

Pyroglutamat-Aminopeptidase-Behandlung

Eine 6 mg Probe PSP wurde in 2 ml eines Puffers mit
5OmM Natriummonohydrogenphosp'hat (Na₂H PO₄) , 3OmM

1 3 0 0¹ί 57 0 8 1 3

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ft-

p-Mercaptoethanol, 1 m M EDTA und einem pH-Wert von 7,8 gelöst. Eine Lösung von 2,5 mg Pyroglutamat-Aminopeptidase (Boehringer Mannheim) in 0,5 ml desselben Puffers wurde zugegeben. Die Mischung wurde 16 Stunden bei 37° C inkubiert und lyophilisiert (2,5 mg der eingesetzten Pyroglutamat-Aminopeptidase zeigten eine enzymatische Aktivität von 10 mu). Die Reinheit des endgültigen PSP-Produktes kann durch analytische isoelektrische Fokussierung (analytical isoelectric focusing, IEF) und basische DISC-Elektrophorese (basic DE, s. oben) überprüft werden. Das Produkt wandert im wesentlichen als einzelne Bande in beiden Systemen. IEF wird entsprechend dem in der LKB-Broschüre I-18O4-EO2: "LKB Ampholin PAG", beschriebenen Verfahren, mit Platten für analytisches Elektrofokussieren auf Polyacrylamid-Gelen (LKB-Produkter AB, Bromma, Schweden) durchgeführt. Bei Gelfiltration des Polypeptids auf "Bio-Gel P-30" (Biorad Laboratories, Richmond, California, U.S.A.) wird lediglich ein einziger Peak bei Verwendung von 1 M Essigsäure als Elutionsmittel gefunden.

PSP ist mit einer Anzahl allgemein bekannter Immun-Reaktivitäts-Reaktionen untersucht worden. Die Resultate sind in Tabelle 1 aufgeführt:

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42-

Tabelle 1 Immunoreaktant Gehalt (ppm)

Insulin (IRI) 3-6

Gesamtglukagon (totales GLI) <i0,02

Pankreatisches Glukagon (pankrea-

tisches GLI) ^_O,O2

Gefäßaktives intestinales Peptid

(VIP) <O,O2

Pankreatisches Polypeptid

(Schwein) ^0,08

C-Peptid (Schwein) /.0,1

Somatostatin ,-JO, 002

Die Immunreaktion von PSP wird durch ein hochspezifisches Radioimmunassay-Verfahren gemessen, welches derart entwickelt ist, daß es bis zu 250 pico g pro ml aufspürt.

Antikörper wurden durch Immunisieren von Kaninchen mit "Überstandsprotein", gemischt mit Freund¹schem Zusatz (0,5 ml) 26 Wochen lang jeweils 2 mal pro Woche (0,5 ml einer Lösung, die etwa 4 mg Protein pro ml enthielt) hergestellt.

Vom 13. Tag nach der ersten Immunisierung wurde eine Gesamtmenge von 10 Blutproben (10 ml) von jedem Tier genommen,und diese in regelmäßigen Intervallen über einen Zeitraum von 172 Tagen fortgesetzt und gesammelt. Die erhaltenen Antisera wurden auf Affinität und Kapazität geprüft und ein geeignetes Antiserum wurde für die Verwendung in den Radioimmunassay-Verfahren ausgewählt.

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ORlGfNAL INSPECTED

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■4».

125 I-PSP wurde nach der Lactoperoxidasemethode _t hergestellt, entwickelt von Thorell und Johansson (Biochim. Biophys. Acta 251 (1971) 363). Das mit radioaktivem Jod markierte PSP wurde durch an sich bekannte Anionenaustauschchromatographie gereinigt und für die Polypeptid-Radioimmunoessay-Methode, entsprechend dem von L.G. Heding entwickelten Verfahren verwandt

(Diabetologica 2 (1971), 10).

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf Salze von PSP und, als Beispiele für derartige Salze, Salze mit Kationen wie Natrium, Kalium, Magnesium, Kalzium und Zink sowie Säureadditionssalze mit organischen oder anorganischen Säuren wie Ameisensäure, Methansulf onsäure, Salzsäure oder Schwefelsäure, um nur einige zu nennen.

Aus Gründen der Kürze wird die Bezeichnung "PSP-Verbindungen" verwandt, um sowohl PSP als auch physiologisch akzeptable Salze desselben zu benennen.

Es wurde gefunden, daß PSP-Verbindungen und Glukagon etwa gleich wirksam bei der Verringerung der Amplitude von Kontraktionen elektrisch angeregten Guinea-Schwein-Ileums in vitro sind, s.a. Tabelle 2. PSP und Glukagon wurden in 0,9 %igem Natriumchlorid mit 0,1 % menschlichem Serum Albumin gelöst.

Tabelle 2

Konzentration im

Bad des Organs, Molar

-5

-7

Inhibitions-Effekte in Prozent

PSP

89 49 21

13 (LOH £08 13

Glukagon

89 51 24

ORIGINAL INSPECTED

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•So·

Diese Auswirkungen von PSP-Verbindungen konnten durch Phentolamin aber nicht durch NaIoXOn₇ blockiert werden. Die Spontan-Motilität isolierten Ileums aus Reserpinbehandelten Guinea-Schweinen wurde durch PSP inhibiert.

PSP-Verbindungen wurden ebenfalls als etwa genauso wirksam wie Glukagon in bezug auf die Inhibition der Peristaltik von Mäusen in vivo befunden, s. Tabelle 3, ein Effekt, der wiederum durch Phentolamin unterbunden werden konnte.

Tabelle 3

Substanz	Prozent Darm, der von Holzkohle
( 50 mg/kg Sub	zurückgelegt wird, verglichen mit
kutan)	einer Kontrolle
PSP	78
Glukagon	66
Atropinsulfat	64

PSP reduziert die intestinale Motilität in Kaninchen nach intravenöser oder intraluminaler Gabe in den Darm. Die Motilität wurde mit Hilfe eines Ballonkatheters im Darm, angeschlossen an einen Druckumwandler, aufgezeichnet. Bei fünf von fünf Kaninchen (Körpergewicht 2,5 bis 3,0 kg) verursachten 400 ^g PSP, intravenös oder 5 cm vom Ballon in das Lumen des Darmes gegeben, eine deutliche Reduktion der Darmmotilität, fast eine Atonie.

200 jag übten einen deutlichen Effekt bei drei von fünf Kaninchen aus. Glukagon hatte die gleiche Wirkung, jedoch nur, wenn es intravenös gegeben wurde.

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ORlGfNAL INSPECTED

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Es wurde gefunden, daß PSP die Absorption von

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LU- CJ -Proteinhydrolysat in Schweinen und Hunden, denen das Pankreas entfernt worden war, und von (Ju- C~] -Ovalbumin in Hunden mit entfernter Pankreas verzögerte, wenn die Verbindung per os in einer Kapsel mit 3 mg PSP gegeben worden war. Die Schweine

1 4 und die Hunde wogen etwa 30 kg. ·100 uCi U- C -Pro-

1 4 ~i tein-Hydrolysat oder 5 y.C± LU- Cj -Ovalbumin wurden mit einer Suspension von 1 g/kg Idon (Warenzeichen) vermischt und durch Magensonden gegeben. Maximale Plasma dpm-Werte wurden 30 bis 40 Minuten nach Gabe von PSP,verglichen mit einem Placebo, erreicht. Dieser Absorptions-Aufschub, der durch etwa 100 ug/kg PSP oral bewirkt wird, bedeutet wahrscheinlich eine reduzierte gastro-intestinale Motilität.

Es ist gefunden worden, daß PSP-Verbindungen keinerlei in vitro-Effekt auf die Freisetzung von Glukagon oder Insulin oder auf die Lipolyse haben, und auch in vivo keine Wirkung auf den Blutglukosegehalt ausüben. Genauso wenig übte eine intravenös injizierte Dosis bis zu 1 mg/kg irgendeinen bemerkenswerten Effekt auf den Blutdruck einer anästhetisierten Ratte aus.

Diese oben angegebenen pharmakologischen Daten zeigen den potentiellen Wert von PSP-Verbindungen für das Verhindern und die Behandlung von Krampfzuständen glatter Muskulatur, beispielsweise im Intestirialtrakt.Auf grund des Fehlens metabolischer Auswirkungen können PSP-Verbindungen vorteilhaft als Ersatz für Glukagon in der Endoskopie und bei Röntgenuntersuchungen eingesetzt werden.

PSP-Verbindungen können intravenös als Bolus oder als Infusion gegeben werden. Wenn ein verlängerter

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Effekt, der langsamer eintritt, erwünscht wird, können PSP-Verbindungen als Depot gegeben werden, von welchem sie langsam durch den Blutstrom mobilisiert werden, beispielsweise Subkutan oder intramuskulär in einem Bereich guten peripheren Kreislaufes. Die Tatsache, daß die biologische Aktivität und die Inrmunreaktionsfähigkeit aufrechterhalten werden, nachdem PSP Magensaft, Trypsin, Chymotrypsin und den oben beschriebenen Experimenten unterworfen wurde, wobei verlangsamte Absorption nach oraler Gabe von PSP beobachtet wurde, weist auf den oralen Weg als mögliche Art der Gabe hin. Dementsprechend kann PSP durch ein Endoskop während der Endoskopie gegeben werden oder mit dem Kontrastmittel, beispielsweise Bariumsulfat, während dem Röntgen-Verfahren gemischt werden.

Die Dosierungsgeschwindigkeiten von- PSP-Verbindungen können entsprechend der Größe des erwünschten Antwortverhaltens und anderer Faktoren eingestellt werden, die routinemäßig -berücksichtigt werden, wenn die Dosierung bestimmt wird.

Als Beispiel eines Dosierungsbereichs kann 10 bis 200 _ug pro kg Körpergewicht angegeben werden, obwohl auch eine höhere oder niedrigere Dosis gegeben werden kann.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine pharmazeutische Zusammensetzung, welche PSP-Verbindungen und eine oder mehrere andere pharmazeutisch akzeptable Trägersubstanz(en) aufweist. Als Beispiel derartiger Träger können Konservierungsmittel und Natriumchlorid genannt werden.

Wenn versucht wird,sicherzustellen, daß das erwünschte Resultat nach Gabe einer PSP-Verbindung erreicht wird,

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empfiehlt es sich, ein Startmaterial für die Herstellung von PSP-Präparationen zu verwenden, welches eine Reinheit von mindestens 50 %, bevorzugt eine Reinheit von mindestens 90 % einer PSP-Verbindung besitzt.

Nach bisher nicht veröffentlichten Daten enthalten Pankreatin-Tabletten PSP (beispielsweise 1 pro tausend). Aufgrund ihres Enzym-Gehaltes sind Pankreatin-Tabletten für Patienten verwandt worden, denen die Pankreas entfernt wurde und für Patienten mit chronischer Pankreasentzündung. Außerdem ist nun gefunden worden, daß kommerziell erhältliches Insulin etwa 30 ppm PSP enthält.

Weitere Merkmale .und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung erläutert sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Beispiel eines Chromatogrammes

einer Anionen-Äustauschchromatographie von "Überstands-Protein"; und

Fig. 2 ein Beispiel eines Chromatogrammes

einer Kationen-Austauschchromatographie der gesammelten Fraktionen des Haupt-Peaks der Figur 1.

In den nun folgenden Ausführungsbeispielen, welche keineswegs den Erfindungsgedanken eingrenzen sollen, wird mit "hochgereinigtem PSP" PSP bezeichnet, welches im wesentlichen als einzige Bande in den oben beschriebenen Isoelektrofokussing und basischen DISC-Elektro-

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phorese-Verfahren wandert.

Beispiel 1

Ein aus 94 kg Schweinepankreasdrüsen gebildeter Salzkuchen wurde in Wasser auf ein Volumen von 3,2 1 gelöst. Der pH-Wert der Lösung wurde auf 5,3 eingestellt, woraufhin das Präzipitat durch Zentrifugation abgetrennt wurde. Der pH-Wert des Überstandes wurde auf 6,5 eingestellt und die dabei gebildete Suspension zentrifugiert. Die Lösung wurde mit 32 ml 0,5 M Na,EDTA und 35 1 Ethanol gemischt. Die Mischung wurde über Nacht bei 4 C stehengelassen und anschließend zentrifugiert. Das Präzipitat wurde vakuum-getrocknet und lieferte 50 g trockenen "Überstands-Protein"-Pulvers.

Eine Lösung des Pulvers in 500 ml Wasser wurde leicht gerührt, während langsam mit Hilfe einer peristaltischen Pumpe 1 M Essigsäure zugegeben wurde, bis ein pH-Wert von 4,3 erreicht war (nach etwa drei Stunden pumpen). Das Rühren wurde daraufhin drei Tage bei 4 C fortgesetzt, wodurch Kristallisation eintrat. Die Kristallernte (bei erstem Hinsehen stäbchenförmig, möglicherweise orthorombisch und Doppelbrechung zeigend) wurde durch Zentrifugation geerntet, in 500 ml Wasser bei 4 C durch Rühren über Nacht suspendiert, zentrifugiert und vakuum-getrocknet. Die Ausbeute war 5,2 g.

4 g dieses Materials wurde in 50 ml von 50 %igem (V/V) Ethanol und 50 ml Elutionsmittel (s. Figur 1) bei pH-Wert 8,6 gelöst. Die Lösung wurde Anionenaustauschchromatographie, wie in Figur 1 gezeigt, unterworfen. Die vereinigten Fraktionen des Haupt-Peaks wurden auf einen pH-Wert von 7,4 eingestellt,

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mit 4 Volumen 96 %igem (V/V) Ethanol vermischt und sodann bei 4 C zwei Tage gelagert. Das Präzipitat wurde durch Zentrifugation isoliert, zweimal mit T50 ml 96 %igem (V/V) Ethanol gewaschen und vakuumgetrocknet. Die Ausbeute betrug 2,6 g.

2,5 g dieses Materials wurde in 125 ml 50 %igem (V/V) Ethanol und 125 ml Elutionsmittel (s. Figur 2) bei pH 4,7 gelöst und anschließend Kationenaus tauschchromatographie, wie in Figur 2 dargestellt, unterworfen. Die vereinigten Fraktionen des Haupt-Peaks(lediglich "sichtbare") wurden zur Trockenheit abgedampft. Der Rückstand wurde in Wasser gelöst und der pH der Lösung auf 7,1 eingestellt (das Endvolumen war etwa 90 ml). Die Lösung wurde mit 1200 ml 96 %igen (V/V) Ethanols gemischt und bei 4 C über Nacht stehengelassen. Das gebildete Präzipitat wurde durch Zentrifugation isoliert, zweimal mit 150 ml 96 %igen (V/V) Ethanols gewaschen und vakuum-getrocknet. Die Ausbeute war 1,8 g hoch gereinigtes PSP, welches die in Tabelle 1 zusammengefaßten Reinheitsanforderungen erfüllte.

Beispiel 2

20 g des "Überstands-Protein"-Pulvers,welches, wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt worden war, wurde in 200 ml Wasser gelöst. 208 ml 96 %igen (V/V) Ethanols wurden zugegeben, gefolgt durch Einstellung des pH-Wertes auf 4,6 mit Essigsäure.Eine geringfügige Menge Niederschlag wurde durch Zentrifugation abgetrennt. Der Überstand, welcher langsam trüb wurde, wurde Kationenaustauschchromatographie auf

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einer 2,5 cm Durchmesser χ 80 cm Länge-Säule "SP-Sephadex C-25" unterworfen, im Elutionsmittel 1 (0,4 M Essigsäure, 0,05 M Natriumacetat, 50 % (V/V) Ethanol, pH: 4,6) äquilibriert. Elution mit einem linearen Gradienten wurde zwischen 3 1 des Elutionsmittels 1 und 3 1 des Elutionsmittels 2 (0,3 M Natriumacetat, 50 % (V/V) Ethanol, pH: 8,7) durchgeführt. 10 ml-Fraktionen wurden bei einer Elutionsgeschwindigkeit von 10 ml pro Stunde gesammelt. Die Fraktionen, die dem großen Peak, der zwischen den Fraktionen 100 bis 130 auftritt, entsprechen, wurden vereinigt. Diese vereinigten Fraktionen wurden auf einen pH-Wert von 8 gebracht und anschließend mit 1,8 1 96 %igen (V/V) Ethanols gemischt. Die Mischung wurde 24 Stunden bei 4 C stehengelassen. Das abgeschiedene Protein wurde durch Zentrifugation isoliert, zweimal mit 150 ml 96 %igen (V/V) Ethanols gewaschen und vakuum-getrocknet. Ausbeute: 2,8 g. 2,5 g dieses Materials wurde in 250 ml eines TRIS-Puffers (0,0575 M TRIS, 0,05 N HCL, pH: 7,4) gelöst. Die Lösung wurde Anionenaustauschchromatographie auf einer Säule von 2,5 cm Durchmesser,50 cm Länge mit "QAE-Sephadex A-25", äquilibriert in einem TRIS-Puffer (0,115 M TRIS, 0,1 N HCL, pH: 7,4)_; unterworfen. Die Säule wurde mit dem Äquilibrierungspuffer mit einer Geschwindigkeit von 30 ml pro Stunde eluiert.

Fraktionen von 10 ml wurden gesammelt. Die Fraktionen, die dem zentralen Hauptanteil des peaks entsprechen, der ein Maximum bei Fraktion 225 besitzt, wurden vereinigt. Diese vereinigten Fraktionen (620ml) wurden mit 60 ml einer 5 M Natriumchloridlösung und 12 1

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96 %igen (V/V) Ethanols gemischt.

Die Mischung wurde 24 Stunden bei 4 C stehengelassen. Das abgeschiedene Protein wurde durch Zentrifugation isoliert, zweimal mit 150 ml 96 %igen (V/V) Ethanols gewaschen und vakuum-getrocknet. Ausbeute: 1,7 g hochgereinigtes PSP.

Beispiel 3

Zu 150 1 einer wäßrigen Lösung, die durch Abdampfen eines Extraktes aus 250 kg Schweinepankreasdrüsen erhalten wurde, und die von unlöslichem Material befreit worden war, wurden 22,5 kg Natriumchlorid zugegeben. Die Mischung wurde gerührt, um das zugegebene Salz zu lösen, das entstehende Präzipitat wurde durch Zentrifugation entfernt und lieferte derart den Salzkuchen. Zur Mutterlauge (162 1) wurden 34 kg Ammoniumsulfat unter fortgesetztem zweistündigen Rühren bei Raumtemperatur gegeben, wodurch ein Präzipitat gebildet wurde, das durch Zentrifugation isoliert wurde. 223 g des feuchten Produktes wurden durch Zugabe von 5OO ml eines Puffers (O,O5 M Ameisen-¹ säure, 0,01 M Natriumhydroxidpuffer, pH: 3,2) gelöst. Die Leitfähigkeit der Lösung wurde auf 4 mS durch Dialyse gegen Wasser reduziert. Die Lösung wurde auf eine 5 cm Durchmesser χ 50 cm Länge Säule von "SP-Sephadex C-25", äguilibriert mit Puffer I (0,1 M Ameisensäure, 0,02 M Natriumhydroxid, pH: 3,2) gegeben. Nach Auftragen der Lösung wurde die Säule mit einem linearen Natriumchloridgradienten von 0 bis 0,27 M in Puffer I eluiert. Das gesamte Volumen des eluierten Materials betrug 5,5 1. Anschließend wurde die Säule weiter mit Puffer I eluiert, der 0,27 M

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Natriumchlorid enthielt. Der Durchfluß während dem Aufbringen und Elution betrug lOOnml pro Stunde und es wurden Fraktionen von 15 ml gesammelt. Das durch überwachen der optischen Dichte der Fraktionen bei 276 nm erhaltene Chromatogramm zeigte einen Haupt-Peak von der Fraktion 420 bis 530. Die dem Haupt-Peak entsprechenden vereinigten Fraktionen wurden auf einen pH-Wert von 7,4 eingestellt und anschließend mit 20 Volumenteilen 96 %igen (V/V) Ethanols gemischt. Nach 48-stündigem Stehenlassen bei 4 C wurde Abgeschiedenes durch Zentrifugation gewonnen und vakuum-getrocknet. Ausbeute: 6 g. Das derart erhaltene Material wurde weiterhin durch Anionenaustauschchromatographie auf einer "QAE-Sephadex A-25"-Säule gereinigt, wie in Beispiel 2 beschrieben. Ausbeute: 3,4g hochgereinigtes PSP.

Beispiel 4

Eine Präparation zur parenteralen Gabe, welche 1 mg PSP pro ml enthält, kann wie folgt hergestellt werden:

1 g PSP und 99 g Laktose werden in 1 1 destilliertem Wasser gelöst und der pH auf 7,0 eingestellt. Die Lösung wird anschließend steril gefiltert. Die sterile Lösung wird in 10 cm Ampullen derart abgefüllt, daß jede Ampulle 10 ml der Lösung enthält. Anschließend werden die Lösungen lyophilisiert und die Ampullen unter aseptischen Bedingungen verschlossen.

Die Präparation in jeder der Ampullen soll vor der Gabe in 10 ml sterilen Wassers gelöst werden.

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Beispiel 5

Präparationen für orale Gaben können wie folgt hergestellt werden:

100 mg PSP werden mit 9 g Mais-Stärke, 8 g Laktose und 180 mg Magnesiumstearat gemischt, bis eine homogene Mischung erhalten wird. Die Mischung wird in Hart-Gelatinekapseln Nr. 3 derart eingefüllt, daß jede Kapsel 1 mg PSP enthält.

Die in der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

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Claims (1)

1. BOEHMERT &BOEHMEKT ; >: --: · :'":: :

   NX 781

   10. September 1980

   ANSPRÜCHE

   1. Gereinigtes Polypeptid folgender Aminosäurezusammensetzung:

   Trp (2), Lys (4), His (1), Arg (5), Asx (10), Thr (3), Ser (9), GIx (12), Pro (12), GIy (6) ,AIa (6), Cys1/2 (14) , VaI (7), Met (2), He (3), Leu (1), Tyr (2), Phe (7), wobei die Bestimmungen den üblichen Fehler von - 10 % der angegebenen Zahlen aufweisen, und ein Teil der Aminosäuresequenz, bestimmt vom N-terminalen Ende des Peptides, folgendermaßen sein soll:

   pyrGlu-Lys-Pro-Ala-Ala-Cys-Arg-Cys-Ser-Arg-Glx-Asx-Pro-

   5 10

   -Lys-Asx-Arg-Val-Asx-Cys-Gly-Phe-Pro-Gly-Ile-Thr-Ser-15 20 25

   -Asx-Glx-Cys-Phe-Thr-Ser-Gly-Cys-Cys-Phe-Asx-Ser-Glx-30 35

   -Val-Pro-Gly-Val-Pro-Trp- ; wobei pyrGlu (Amino-40 45

   säurerest 1) Pyroglutaminsäure sein soll, oder ein physiologisch akzeptables Salz davon.

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   2. Polypeptid nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine höhere Reinheit als 50 Gew.-% besitzt, bevorzugt höher als 90 Gew.-%.

   3. Polypeptid nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in kristalliner Form ist.

   4. Verfahren zum Isolieren eines gereinigten PoIypeptids nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Isolieren des Polypeptids aus Schweinepankreasdrüsen durch eine Kombination von Chromatographie und Ausfällen.

   5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Extraktion der Drüsen mit einer Mischung von Wasser und einem wassermischbaren organischen Lösungsmittel in saurem Medium, Abtrennen des Ausgefällten, Neutralisieren des Extraktes und Isolieren des PSP aus dem derart erhaltenen Extrakt unter Einsatz an sich bekannter Abtrenn-Verfahren.

   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierte PSP in ein Salz desselben umgewandelt wird.

   7. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet-^:durch Isolieren des Polypeptids aus einem Insulinsalzkuchen.

   8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation durch Chromatographie mit Hilfe. eines Kationen- und/oder Anionen-

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   austauschers durchgeführt wird.

   9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Kristallisationsprozeß einschließt.

   10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Chromatographie mit den gesammelten Fraktionen des Hauptteiles des Haupt-PSP-Peaks durchgeführt wird.

   11. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch. Isolieren von PSP aus der Mutterlauge, die entsteht, wenn ein Insulinsalzkuchen hergestellt wird, durch weiteres Aussalzen, gefolgt durch Chromatographie unter Verwendung eines Anionen- und/oder Kationenaustauschers.

   12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Salzkuchen im wesentlichen von Insulin befreit wird, durch Abtrennen des in einer Lösung des Salzkuchens,die auf einen pH-Wert im Bereich von etwa 5,9 bis 5,7 eingestellt wurde, gebildeten Ausgefällten, bevorzugt bei etwa 5,3, bevor die Chromatographie durchgeführt wird.

   13.Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Überstand nach dem Ausfällen bei einem pH von etwa 5,9 bis 5,7 bei einem pH-Wert im Bereich von etwa 5,7 bis 7,0, bevorzugt bei etwa 6 gebildetes Präzipitat vor der Chromatographie entfernt wird.

   14. Verfahren nach Anspruch 9,-dadurch gekennzeichnet, daß das Kristallisieren durch Einstellen des

   1 3 0 0-1 5 /-0 81 3

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   pH-Wertes der Lösung auf einen Wert im Bereich von etwa 3,8 bis 4,8, bevorzugt etwa 4,3, durchgeführt wird.

   15. Pharmazeutische Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine wirksame Menge eines gereinigten Polypeptids, entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 4, aufweist, gemeinsam mit einem geeigneten physiologisch akzeptierbaren Träger oder Exzipienten.

   16. Wäßrige sterile Lösung eines gereinigten Polypeptids nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 0,9 % Natriumchlorid und gegebenenfalls Konservierungsmittel wie Hydroxibenzoesäure oder Phenol aufweist.

   17. Verwendung des gereinigten Polypeptids nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als Medikament eingesetzt wird.

   18. Verwendung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß es als Spasmolytikum eingesetzt wird.

   19. Verwendung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß es als Diagnose-Hilfsmittel eingesetzt wird.

   20. Verwendung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß es als therapeutisches Agens eingesetzt wird,

   21. Verwendung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß es als prophylaktisches Agens einge-

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   setzt wird.

   21. Lösung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das gereinigte Polypeptid in einer Konzentration zwischen etwa 0,1 bis etwa 200 mg/ml, bevorzugt zwischen etwa 0,5 bis 25 mg/ml, vorgesehen ist.

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