EA045778B1 - NEW INSULIN ANALOGUES AND THEIR APPLICATION - Google Patents

NEW INSULIN ANALOGUES AND THEIR APPLICATION Download PDF

Info

Publication number
EA045778B1
EA045778B1 EA202291308 EA045778B1 EA 045778 B1 EA045778 B1 EA 045778B1 EA 202291308 EA202291308 EA 202291308 EA 045778 B1 EA045778 B1 EA 045778B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
insulin
seq
chain
leu
cys
Prior art date
Application number
EA202291308
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Джин Ён КИМ
Ых Лим О
Джон Су Ли
Хён Гю ЛИМ
Ин Юнг ЧХОЙ
Се Чан КВОН
Original Assignee
Ханми Фарм. Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ханми Фарм. Ко., Лтд. filed Critical Ханми Фарм. Ко., Лтд.
Publication of EA045778B1 publication Critical patent/EA045778B1/en

Links

Description

Область изобретенияField of invention

Настоящее изобретение относится к новому аналогу инсулина и, конкретнее, к аналогу инсулина с улучшенным in vitro-эффектом по сравнению с нативным инсулином, и к их применению.The present invention relates to a new insulin analog and, more specifically, to an insulin analog with improved in vitro effect compared to native insulin, and to the use thereof.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

Инсулин представляет собой гормон, контролирующий уровень глюкозы в крови, секретируемый поджелудочной железой и приводящий к перемещению избыточной глюкозы из крови в клетки, посредством чего он обеспечивает их источником энергии и поддерживает нормальный уровень глюкозы. Тем не менее, пациенты с диабетом не могут поддерживать нормальные инсулиновые функции из-за дефицита инсулина, инсулинорезистентности и утраты функции бета-клеток. В результате, пациенты с диабетом не могут использовать глюкозу крови в качестве источника энергии, но демонстрируют симптомы гипергликемии с высоким уровнем глюкозы и выводят глюкозу с мочой, что приводит к различным осложнениям. Соответственно, пациентам с диабетом и нарушениями секреции инсулина (тип I) или инсулинорезистентностью (тип II) в высшей степени необходимо введение инсулина, позволяющее им поддерживать нормальные уровни глюкозы в крови.Insulin is a blood glucose-controlling hormone secreted by the pancreas that causes excess glucose to move from the blood into cells, whereby it provides them with a source of energy and maintains normal glucose levels. However, patients with diabetes are unable to maintain normal insulin functions due to insulin deficiency, insulin resistance, and loss of beta cell function. As a result, diabetic patients are unable to use blood glucose as an energy source but exhibit symptoms of hyperglycemia with high glucose levels and excrete glucose in the urine, leading to various complications. Accordingly, patients with diabetes and impaired insulin secretion (type I) or insulin resistance (type II) have a high need for insulin to help them maintain normal blood glucose levels.

Человеческий инсулин состоит из двух полипептидных цепей, то есть А-цепи и В-цепи, содержащими 21 и 30 аминокислот, соответственно, соединенных друг с другом двумя дисульфидными связями. Поскольку инсулин имеет очень короткий период полувыведения in vivo, как и другие белковые и пептидные гормоны, он не способен оказывать продолжительный терапевтический эффект, и поэтому существует проблема, состоящая в необходимости его постоянного и частого введения для того, чтобы он оказывал свой эффект. Частое введение инсулина доставляет пациентам сильную боль и дискомфорт, и поэтому существует потребность в улучшении введения с точки зрения приверженности пациентов к лечению, их безопасности и удобства.Human insulin consists of two polypeptide chains, i.e. A-chain and B-chain, containing 21 and 30 amino acids, respectively, connected to each other by two disulfide bonds. Since insulin has a very short half-life in vivo, like other protein and peptide hormones, it is unable to exert a long-lasting therapeutic effect, and therefore there is the problem that it must be administered continuously and frequently in order for it to have its effect. Frequent insulin administration causes significant pain and discomfort to patients, and therefore there is a need to improve administration in terms of patient compliance, safety and convenience.

Соответственно, исследования были сосредоточены на разработке различных белковых композиций, химических конъюгатов и так далее для улучшения терапевтических эффектов, а также качества жизни пациентов, благодаря снижению частоты введения за счет увеличения периода полувыведения этих белковых лекарственных средств, таких как инсулин, in vivo.Accordingly, research has focused on developing various protein formulations, chemical conjugates, and so on to improve the therapeutic effects as well as the quality of life of patients by reducing the frequency of administration by increasing the half-life of these protein drugs, such as insulin, in vivo.

Известно, что инсулин удаляет глюкозу из крови, связываясь с рецепторами инсулина, и что эффект инсулина можно контролировать, изменяя последовательность нативного инсулина. In vivo-эффект инсулина можно контролировать заменой аминокислоты (аминокислот) инсулина другой аминокислотой (аминокислотами) или делецией определенной аминокислоты (аминокислот) инсулина. Поскольку производные инсулина с высокой активностью могут оказывать эффекты, эквивалентные эффектам нативного инсулина или превосходящие их, даже в небольшом количестве, они могут, таким образом, быть крайне желательны с терапевтической точки зрения. В частности, аминокислотные замены в А-цепи и/или В-цепи инсулина были широко изучены с точки зрения фармакокинетического эффекта действия инсулина после подкожной инъекции.It is known that insulin removes glucose from the blood by binding to insulin receptors, and that the effect of insulin can be controlled by changing the sequence of native insulin. In vivo, the effect of insulin can be controlled by replacing the amino acid(s) of insulin with another amino acid(s) or by deleting certain amino acid(s) of insulin. Since highly active insulin derivatives can produce effects equivalent to or superior to those of native insulin, even in small amounts, they may thus be highly desirable from a therapeutic point of view. In particular, amino acid substitutions in the A-chain and/or B-chain of insulin have been widely studied from the point of view of the pharmacokinetic effect of insulin after subcutaneous injection.

В этих условиях авторы настоящего изобретения провели всесторонние исследования для улучшения эффекта действия инсулина и, в результате, они обнаружили, что аналоги инсулина с модификацией (модификациями) определенного аминокислотного остатка (остатков) А-цепи и/или В-цепи инсулина демонстрируют существенно улучшенный in vitro-эффект, по сравнению с нативным инсулином, и что они могут поэтому быть эффективно использованы для лечения диабета, завершив посредством этого настоящее изобретение.Under these conditions, the inventors of the present invention have conducted extensive studies to improve the effect of insulin and, as a result, they have found that insulin analogues with modification(s) of a specific amino acid residue(s) of the A chain and/or B chain of insulin exhibit significantly improved in vitro effect, compared to native insulin, and that they can therefore be effectively used for the treatment of diabetes, thereby completing the present invention.

Описание изобретенияDescription of the invention

Техническая проблема.Technical problem.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение нового аналога инсулина и, конкретно, аналога инсулина с улучшенным in vitro-эффектом по сравнению с нативным инсулином.The object of the present invention is to provide a new insulin analog and, specifically, an insulin analog with improved in vitro effect compared to native insulin.

Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение фармацевтической композиции для лечения диабета, содержащей аналог инсулина в качестве активного ингредиента.Another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for the treatment of diabetes containing an insulin analog as an active ingredient.

Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение способа лечения диабета, включающего введение аналога инсулина или фармацевтической композиции, содержащей аналог инсулина в качестве активного ингредиента, субъекту, нуждающемуся в этом.Another object of the present invention is to provide a method of treating diabetes comprising administering an insulin analog or a pharmaceutical composition containing an insulin analog as an active ingredient to a subject in need thereof.

Техническое решение.Technical solution.

Для решения указанных выше задач в одном аспекте согласно настоящему изобретению предложен аналог инсулина, содержащий А-цепь SEQ ID NO: 3, представленную следующей общей формулой 1, и В-цепь SEQ ID NO: 4, представленную следующей общей формулой 2.To solve the above objects, in one aspect, the present invention provides an insulin analog comprising an A chain of SEQ ID NO: 3 represented by the following general formula 1 and a B chain of SEQ ID NO: 4 represented by the following general formula 2.

Общая формула 1.General formula 1.

Xaa1-Ile-Val-Glu-Xaa2-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Xaa3-Leu-Xaa4-Gln-Xaa5-Glu-Asn-Xaa6-Cys-Xaa7 (SEQ ID NO: 3)Xaa1-Ile-Val-Glu-Xaa2-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Xaa3-Leu-Xaa4-Gln-Xaa5-Glu-Asn-Xaa6-Cys-Xaa7 (SEQ ID NO: 3)

В приведенной выше общей формуле 1:In the above general formula 1:

Xaa1 представляет собой аланин, глицин, глутамин, гистидин, глутаминовую кислоту или аспарагин;Xaa1 is alanine, glycine, glutamine, histidine, glutamic acid or asparagine;

Хаа2 представляет собой аланин, глутаминовую кислоту, глутамин, гистидин или аспарагин;Xaa2 is alanine, glutamic acid, glutamine, histidine or asparagine;

Хаа3 представляет собой аланин, серин, глутамин, глутаминовую кислоту, гистидин или аспарагин;Xaa3 is alanine, serine, glutamine, glutamic acid, histidine or asparagine;

- 1 045778- 1 045778

Хаа4 представляет собой аланин, тирозин, глутаминовую кислоту, гистидин, лизин, аспарагиновую кислоту или аспарагин;Xaa4 is alanine, tyrosine, glutamic acid, histidine, lysine, aspartic acid or asparagine;

Хаа5 представляет собой аланин, лейцин, тирозин, гистидин, глутаминовую кислоту или аспарагин;Xaa5 is alanine, leucine, tyrosine, histidine, glutamic acid or asparagine;

Хаа6 представляет собой аланин, тирозин, серин, глутаминовую кислоту, гистидин или аспарагин;Xaa6 is alanine, tyrosine, serine, glutamic acid, histidine or asparagine;

иAnd

Хаа7 представляет собой аспарагин, глицин, гистидин или аланин.Xaa7 is asparagine, glycine, histidine or alanine.

Общая формула 2.General formula 2.

Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Xaa8-Leu-Val-Cys-Gly-Glu-Arg-GlyPhe-Xaa9-Tyr-Xaa10-Xaa11-Lys-Thr (SEQ ID NO: 4)Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Xaa8-Leu-Val-Cys-Gly-Glu-Arg-GlyPhe-Xaa9-Tyr- Xaa10-Xaa11-Lys-Thr (SEQ ID NO: 4)

В приведенной выше общей формуле 2:In the above general formula 2:

Хаа8 представляет собой тирозин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует;Xaa8 is tyrosine, glutamic acid or aspartic acid or absent;

Хаа9 представляет собой фенилаланин или отсутствует;Xaa9 is phenylalanine or absent;

Xaa10 представляет собой треонин или отсутствует; иXaa10 is threonine or absent; And

Xaa11 представляет собой пролин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует (при условии, что пептид, содержащий А-цепь SEQ ID NO: 1 и В-цепь SEQ ID NO: 2, исключен).Xaa11 is proline, glutamic acid or aspartic acid or is absent (provided that the peptide containing the A chain of SEQ ID NO: 1 and the B chain of SEQ ID NO: 2 is excluded).

В более конкретном типичном воплощении аналог инсулина характеризуется тем, что он содержит А-цепь общей формулы 1 и В-цепь, где в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 отсутствует и Хаа10 представляет собой треонин.In a more specific exemplary embodiment, the insulin analog is characterized in that it contains an A chain of general formula 1 and a B chain, wherein in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is absent, and Xaa10 is threonine.

Аналог инсулина характеризуется тем, что он содержит А-цепь общей формулы 1 и В-цепь, где в Вцепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 представляет собой фенилаланин и Хаа10 отсутствует.The insulin analogue is characterized in that it contains an A chain of general formula 1 and a B chain, wherein in Chain SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is phenylalanine and Xaa10 is absent.

В другом типичном воплощении аналог инсулина характеризуется тем, что в А-цепи SEQ ID NO: 3 Xaa1 представляет собой глицин, Хаа2 представляет собой глутамин, Хаа3 представляет собой серин, Хаа4 представляет собой глутаминовую кислоту, Хаа5 представляет собой лейцин, Хаа6 представляет собой тирозин и Хаа7 представляет собой аспарагин, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 представляет собой фенилаланин, Хаа10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин.In another exemplary embodiment, the insulin analog is characterized in that, in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is glutamic acid, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine, and Xaa7 is asparagine, and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is phenylalanine, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline.

В еще одном типичном воплощении аналог инсулина характеризуется тем, что в А-цепи SEQ ID NO: 3 Xaa1 представляет собой глицин, Хаа2 представляет собой глутамин, Хаа3 представляет собой серин, Хаа4 представляет собой аспарагин, Хаа5 представляет собой лейцин, Хаа6 представляет собой тирозин и Хаа7 представляет собой аспарагин, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 представляет собой фенилаланин, Хаа10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин.In yet another exemplary embodiment, the insulin analog is characterized in that, in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is asparagine, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine, and Xaa7 is asparagine, and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is phenylalanine, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline.

В еще одном типичном воплощении аналог инсулина характеризуется тем, что в А-цепи SEQ ID NO: 3 Xaa1 представляет собой глицин, Хаа2 представляет собой глутамин, Хаа3 представляет собой серин, Хаа4 представляет собой глутаминовую кислоту, Хаа5 представляет собой лейцин, Хаа6 представляет собой тирозин и Хаа7 представляет собой аспарагин, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 отсутствует, Хаа10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин.In yet another exemplary embodiment, the insulin analog is characterized in that, in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is glutamic acid, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine and Xaa7 is asparagine, and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is absent, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline.

В еще одном типичном воплощении аналог инсулина характеризуется тем, что в А-цепи SEQ ID NO: 3 Xaa1 представляет собой глицин, Хаа2 представляет собой глутамин, Хаа3 представляет собой серин, Хаа4 представляет собой аланин, Хаа5 представляет собой лейцин, Хаа6 представляет собой тирозин и Хаа7 представляет собой аспарагин, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой глутаминовую кислоту, Хаа9 отсутствует, Хаа10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин.In yet another exemplary embodiment, the insulin analog is characterized in that, in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is alanine, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine, and Xaa7 is asparagine, and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is glutamic acid, Xaa9 is absent, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline.

В еще одном типичном воплощении аналог инсулина по настоящему изобретению характеризуется тем, что:In yet another exemplary embodiment, the insulin analogue of the present invention is characterized in that:

в А-цепи SEQ ID NO: 3 Хаа4 представляет собой глутаминовую кислоту, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа9 представляет собой фенилаланин; или в А-цепи SEQ ID NO: 3 Хаа4 представляет собой аспарагин, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа9 представляет собой фенилаланин; или в А-цепи SEQ ID NO: 3 Хаа4 представляет собой глутаминовую кислоту, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа9 отсутствует; или в А-цепи SEQ ID NO: 3 Хаа4 представляет собой аланин, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой глутаминовую кислоту и Хаа9 отсутствует;in the A chain SEQ ID NO: 3 Xaa4 is glutamic acid, and in the B chain SEQ ID NO: 4 Xaa9 is phenylalanine; or in the A chain SEQ ID NO: 3 Xaa4 is asparagine, and in the B chain SEQ ID NO: 4 Xaa9 is phenylalanine; or in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa4 is glutamic acid, and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa9 is absent; or in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa4 is alanine, and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is glutamic acid and Xaa9 is absent;

без ограничения указанными вариантами.without limitation to the options indicated.

В еще одном типичном воплощении аналог инсулина по настоящему изобретению содержит аминокислотную последовательность SEQ ID NO: 16, 18, 20 или 22.In another exemplary embodiment, the insulin analog of the present invention contains the amino acid sequence of SEQ ID NO: 16, 18, 20, or 22.

В другом аспекте согласно настоящему изобретению предложена нуклеиновая кислота, кодирующая аналог инсулина.In another aspect, the present invention provides a nucleic acid encoding an insulin analog.

В типичном воплощении нуклеиновая кислота по настоящему изобретению содержит нуклеотидные последовательности, выбранные из группы, состоящей из SEQ ID NO: 15, 17, 19 и 21.In a typical embodiment, the nucleic acid of the present invention contains nucleotide sequences selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 15, 17, 19 and 21.

- 2 045778- 2 045778

В еще одном аспекте согласно настоящему изобретению предложен рекомбинантный вектор экспрессии, содержащий указанную нуклеиновую кислоту.In yet another aspect, the present invention provides a recombinant expression vector containing said nucleic acid.

В еще одном аспекте согласно настоящему изобретению предложен трансформант, трансформированный рекомбинантным вектором экспрессии.In yet another aspect, the present invention provides a transformant transformed with a recombinant expression vector.

В еще одном аспекте согласно настоящему изобретению предложен способ получения аналога инсулина, включающий:In yet another aspect, the present invention provides a method for producing an insulin analog, comprising:

а) получение рекомбинантного вектора экспрессии, содержащего нуклеиновую кислоту, кодирующую пептид-аналог инсулина;a) obtaining a recombinant expression vector containing a nucleic acid encoding a peptide analogue of insulin;

б) трансформацию клетки-хозяина рекомбинантным вектором экспрессии и получение трансформанта из указанной клетки-хозяина;b) transforming a host cell with a recombinant expression vector and obtaining a transformant from said host cell;

в) культивирование трансформанта и экспрессию пептида-аналога инсулина; иc) cultivation of the transformant and expression of an insulin analogue peptide; And

г) выделение и очистку экспрессированного пептида-аналога инсулина.d) isolation and purification of the expressed insulin analogue peptide.

В еще одном аспекте согласно настоящему изобретению предложена фармацевтическая композиция для лечения диабета, содержащая аналог инсулина в качестве активного ингредиента и фармацевтически приемлемый носитель.In yet another aspect, the present invention provides a pharmaceutical composition for the treatment of diabetes comprising an insulin analog as an active ingredient and a pharmaceutically acceptable carrier.

Полезные эффекты.Beneficial effects.

Аналоги инсулина по настоящему изобретению демонстрируют значительно улучшенный in vitroэффект по сравнению с нативным инсулином, и поэтому ожидают, что введение указанных аналогов инсулина даже в небольшом количестве будет достаточным для лечения и, таким образом, их можно будет эффективно использовать для лечения диабета.The insulin analogues of the present invention show significantly improved in vitro effect compared to native insulin, and it is therefore expected that the administration of these insulin analogues even in small amounts will be sufficient for treatment and thus can be effectively used for the treatment of diabetes.

Описание графических материаловDescription of graphic materials

На фиг. 1 показан результат анализа чистоты аналогов инсулина по настоящему изобретению посредством белкового электрофореза и, в качестве примера, результат для аналога инсулина 1 (дорожка 1 - маркер размера; и дорожка 2 - аналог инсулина 1).In fig. 1 shows the result of purity analysis of insulin analogues of the present invention by protein electrophoresis and, as an example, the result for insulin analogue 1 (lane 1 - size marker; and lane 2 - insulin analogue 1).

На фиг. 2 показан результат анализа чистоты аналогов инсулина по настоящему изобретению посредством хроматографии с обращенной фазой и эксклюзионной хроматографии и, в качестве примера, результат для аналога инсулина 1.In fig. 2 shows the result of analysis of the purity of the insulin analogues of the present invention by reverse phase chromatography and size exclusion chromatography and, as an example, the result for insulin analogue 1.

На фиг. 3 показан результат пептидного картирования аналогов по настоящему изобретению и, в качестве примера, результат для аналога инсулина 1, где USP-инсулин соответствует нативному инсулину, использованному в качестве контроля.In fig. 3 shows the result of peptide mapping of analogs of the present invention and, as an example, the result for insulin analog 1, where USP insulin corresponds to native insulin used as a control.

Наилучший вариант осуществления изобретенияBest Mode for Carrying Out the Invention

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

В то же время, каждое из объяснений и типичных воплощений, раскрытых здесь, применимо к другим объяснениям и типичным воплощениям. То есть объем настоящего изобретения включает все возможные комбинации различных элементов, раскрытых здесь. Кроме того, объем настоящего изобретения не следует ограничивать конкретными описаниями, приведенными ниже.At the same time, each of the explanations and exemplary embodiments disclosed herein is applicable to other explanations and exemplary embodiments. That is, the scope of the present invention includes all possible combinations of the various elements disclosed herein. Moreover, the scope of the present invention should not be limited to the specific descriptions given below.

Настоящее изобретение относится к новому инсулину и, конкретно, к аналогу инсулина с улучшенным in vitro-эффектом по сравнению с нативным инсулином.The present invention relates to a new insulin and, specifically, to an insulin analogue with improved in vitro effect compared to native insulin.

При использовании здесь термин аналог инсулина относится к модифицированному аналогу нативного инсулина, полученному модификациией части аминокислоты (аминокислот) нативного инсулина в форме вставки, делеции или замены, и, в частности, он включает различные аналоги нативного инсулина с улучшенным in vitro-эффектом по сравнению с нативным инсулином.As used herein, the term insulin analog refers to a modified native insulin analog obtained by modifying a portion of the amino acid(s) of native insulin in the form of an insertion, deletion or substitution, and in particular includes various native insulin analogs with improved in vitro effect compared to native insulin.

Нативный инсулин представляет собой гормон, секретируемый поджелудочной железой, и обычно функционирует, стимулируя абсорбцию глюкозы клетками и ингибируя распад жиров, контролируя, посредством этого, уровни глюкозы в крови in vivo. Инсулин образуется при процессинге его предшественника, проинсулина, не обладающего функцией контроля уровней глюкозы в крови. Инсулин состоит из двух полипептидных цепей, то есть А-цепи и В-цепи, содержащих 21 и 30 аминокислот, соответственно, соединенных друг с другом дисульфидными связями. Каждая из А-цепи и В-цепи может содержать аминокислотные последовательности, представленные SEQ ID NO: 1 и SEQ ID NO: 2, показанные ниже.Native insulin is a hormone secreted by the pancreas and typically functions by stimulating cellular glucose absorption and inhibiting fat breakdown, thereby controlling blood glucose levels in vivo. Insulin is formed by processing its precursor, proinsulin, which has no function in controlling blood glucose levels. Insulin consists of two polypeptide chains, i.e. A-chain and B-chain, containing 21 and 30 amino acids, respectively, connected to each other by disulfide bonds. Each of the A chain and B chain may contain the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 shown below.

А-цепь.A-chain.

Gly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Ser-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-Asn (SEQ ID NO: 1)Gly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Ser-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-Asn (SEQ ID NO: 1)

В-цепь.B-chain.

Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Tyr-Leu-Val-Cys-Gly-Glu-Arg-GlyPhe-Phe-Tyr-Thr-Pro-Lys-Thr (SEQ ID NO: 2)Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Tyr-Leu-Val-Cys-Gly-Glu-Arg-GlyPhe-Phe-Tyr- Thr-Pro-Lys-Thr (SEQ ID NO: 2)

Инсулин по настоящему изобретению относится к аналогам инсулина, полученным с применением технологии генетической рекомбинации, но инсулин не ограничен указанными аналогами и включает любой инсулин с улучшенным in vitro-эффектом по сравнению с нативным инсулином. Предпочтительно, инсулин по настоящему изобретению включает инвертированный инсулин, варианты инсулина, фрагменты инсулина и так далее. Инсулин может быть получен не только рекомбинантным методом, но также твердофазным синтезом, и способ получения не ограничен указанными методами.The insulin of the present invention refers to insulin analogues obtained using genetic recombination technology, but insulin is not limited to these analogues and includes any insulin with improved in vitro effect compared to native insulin. Preferably, the insulin of the present invention includes inverted insulin, insulin variants, insulin fragments, and so on. Insulin can be produced not only by recombinant method, but also by solid-phase synthesis, and the production method is not limited to these methods.

- 3 045778- 3 045778

Эти аналоги инсулина, представляющие собой пептиды, обладающие способностью контролировать уровни глюкозы в крови in vivo, эквивалентной или соответствующей нативному инсулину, включают любые агонисты инсулина, производные инсулина, фрагменты инсулина, варианты инсулина и так далее.These insulin analogues, which are peptides having in vivo blood glucose control properties equivalent or equal to native insulin, include any insulin agonists, insulin derivatives, insulin fragments, insulin variants, and so on.

При использовании здесь термин агонист инсулина относится к веществу, которое может связываться с рецептором инсулина in vivo независимо от структуры инсулина и, посредством этого, демонстрирует биологическую активность, эквивалентную биологической активности инсулина.As used herein, the term insulin agonist refers to a substance that can bind to the insulin receptor in vivo independent of the structure of insulin and, thereby, exhibits biological activity equivalent to the biological activity of insulin.

При использовании здесь термин производное инсулина может относиться к пептиду, гомологичному каждой из аминокислотных последовательностей А-цепи и В-цепи нативного инсулина, в форме, обладающей способностью контролировать уровни глюкозы в крови in vivo, где часть групп в аминокислотном остатке модифицирована химическим замещением (например, альфа-метилированием, альфагидроксилированием), удалением (например, дезаминированием) или модификацией (например, Nметилированием).As used herein, the term insulin derivative may refer to a peptide homologous to each of the amino acid sequences of the A chain and B chain of native insulin, in a form having the ability to control blood glucose levels in vivo, wherein a portion of the groups on the amino acid residue are modified by chemical substitution (eg , alpha-methylation, alpha-hydroxylation), removal (eg, deamination) or modification (eg, Nmethylation).

Кроме того, при использовании здесь термин производное инсулина может относиться к пептидному мимику и низко- или высокомолекулярному соединению, которое может контролировать уровни глюкозы в крови in vivo, связываясь с рецептором инсулина, несмотря на отсутствие гомологии аминокислотной последовательности нативного инсулина.Additionally, as used herein, the term insulin derivative can refer to a peptide mimic and low or high molecular weight compound that can control blood glucose levels in vivo by binding to the insulin receptor despite lacking amino acid sequence homology to native insulin.

При использовании здесь термин фрагмент инсулина относится к форме инсулина, где по меньшей мере одна аминокислота добавлена или удалена, и добавленная аминокислота может представлять собой аминокислоту, не присутствующую в природе (например, аминокислоту D-типа), и фрагмент инсулина обладает способностью контролировать уровни глюкозы в крови in vivo.As used herein, the term insulin fragment refers to a form of insulin where at least one amino acid is added or removed, and the added amino acid may be an amino acid not naturally present (eg, a D-type amino acid), and the insulin fragment has the ability to control glucose levels in blood in vivo.

При использовании здесь термин вариант инсулина относится к пептиду, отличающемуся от инсулина по меньшей мере одной аминокислотной последовательностью и также обладающему способностью контролировать уровни глюкозы в крови in vivo.As used herein, the term insulin variant refers to a peptide that differs from insulin in at least one amino acid sequence and also has the ability to control blood glucose levels in vivo.

Способы, применяемые в получении агонистов, производных, фрагментов и вариантов инсулина могут быть применены по отдельности или в комбинации. Например, в объем настоящего изобретения могут быть включены пептиды, обладающие способностью контролировать уровни глюкозы в крови in vivo, отличающиеся по меньшей мере одной аминокислотной последовательностью, в которых аминокислотный остаток на N-конце дезаминирован.Methods used in the preparation of insulin agonists, derivatives, fragments and variants can be used individually or in combination. For example, peptides having the ability to control blood glucose levels in vivo, differing in at least one amino acid sequence in which the amino acid residue at the N-terminus is deaminated, may be included within the scope of the present invention.

Аналог инсулина по настоящему изобретению исключительным образом включает любой пептид, in vitro-эффект которого улучшен по сравнению с нативным инсулином посредством введения замены, вставки или делеции аминокислоты (аминокислот) или посттрансляционной модификации (например, метилирования, ацилирования, убиквитинирования и межмолекулярного ковалентного связывания) аминокислотных последовательностей (SEQ ID NO: 1 и 2) А-цепи и В-цепи нативного инсулина. Для замены или вставки аминокислоты (аминокислот) могут быть использованы не только 20 аминокислот, обычно наблюдаемые в человеческих белках, но также атипичные или искусственные аминокислоты. Атипичные аминокислоты могут быть приобретены у Sigma-Aldrich, ChemPep, Genzymepharmaceuticals и так далее. Пептиды, содержащие эти аминокислоты, и обычные пептидные последовательности могут быть синтезированы или приобретены у коммерческих компаний, синтезирующих пептиды, таких как American Peptide Company, Bachem (США) и Anygen (Корея).The insulin analogue of the present invention exclusively includes any peptide the in vitro effect of which is improved over native insulin by introducing substitution, insertion or deletion of amino acid(s) or post-translational modification (e.g., methylation, acylation, ubiquitination and intermolecular covalent linkage) of amino acid(s). sequences (SEQ ID NO: 1 and 2) of the A-chain and B-chain of native insulin. Not only the 20 amino acids commonly found in human proteins, but also atypical or artificial amino acids can be used to replace or insert amino acid(s). Atypical amino acids can be purchased from Sigma-Aldrich, ChemPep, Genzymepharmaceuticals and so on. Peptides containing these amino acids and conventional peptide sequences can be synthesized or purchased from commercial peptide synthesis companies such as American Peptide Company, Bachem (USA) and Anygen (Korea).

Конкретно, аналоги инсулина по настоящему изобретению могут представлять собой аналоги инсулина, содержащие модификацию или удаление определенного аминокислотного остатка (остатков) Ацепи и В-цепи нативного инсулина, и, предпочтительно, могут представлять собой аналоги инсулина, где определенный аминокислотный остаток (остатки) А-цепи нативного инсулина модифицирован (модифицированы) и определенный аминокислотный остаток (остатки) В-цепи нативного инсулина модифицирован (модифицированы) и/или удален (удалены).Specifically, the insulin analogs of the present invention may be insulin analogs comprising a modification or deletion of certain amino acid residue(s) of the A chain and B chain of native insulin, and preferably may be insulin analogs wherein certain amino acid residue(s) A- the native insulin chains are modified(s) and certain amino acid residue(s) of the native insulin B chain are modified(s) and/or deleted(s).

Предпочтительно, аналоги инсулина по настоящему изобретению могут представлять собой аналог, где 14-й аминокислотный остаток, тирозин, аминокислотной последовательности А-цепи, представленной SEQ ID NO: 1, заменен на глутаминовую кислоту, аспарагин или аланин, или аналог, где 16-й аминокислотный остаток, тирозин, заменен на глутаминовую кислоту и/или 25-й аминокислотный остаток, фенилаланин, аминокислотной последовательности В-цепи, представленной SEQ ID NO: 2, удален, или могут включать все эти аналоги.Preferably, the insulin analogs of the present invention may be an analogue wherein the 14th amino acid residue, tyrosine, of the A chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is replaced by glutamic acid, asparagine or alanine, or an analogue wherein the 16th the amino acid residue, tyrosine, is replaced by glutamic acid and/or the 25th amino acid residue, phenylalanine, of the B chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is deleted, or all of these analogues may be included.

Более предпочтительно, аналоги инсулина по настоящему изобретению могут представлять собой аналоги инсулина, содержащие А-цепь SEQ ID NO: 3, представленную следующей общей формулой 1, и В-цепь SEQ ID NO: 4, представленную следующей общей формулой 2.More preferably, the insulin analogs of the present invention may be insulin analogs comprising an A chain of SEQ ID NO: 3 represented by the following general formula 1 and a B chain of SEQ ID NO: 4 represented by the following general formula 2.

Общая формула 1.General formula 1.

Xaal-Ile-Val-Glu-Xaa2-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Xaa3-Leu-Xaa4-Gln-Xaa5-Glu-Asn-Xaa6-Cys-Xaa7 (SEQ ID NO: 3)Xaal-Ile-Val-Glu-Xaa2-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Xaa3-Leu-Xaa4-Gln-Xaa5-Glu-Asn-Xaa6-Cys-Xaa7 (SEQ ID NO: 3)

В приведенной выше общей формуле 1:In the above general formula 1:

Xaa1 представляет собой аланин, глицин, глутамин, гистидин, глутаминовую кислоту или аспарагин;Xaa1 is alanine, glycine, glutamine, histidine, glutamic acid or asparagine;

Хаа2 представляет собой аланин, глутаминовую кислоту, глутамин, гистидин или аспарагин;Xaa2 is alanine, glutamic acid, glutamine, histidine or asparagine;

- 4 045778- 4 045778

Хаа3 представляет собой аланин, серин, глутамин, глутаминовую кислоту, гистидин или аспарагин;Xaa3 is alanine, serine, glutamine, glutamic acid, histidine or asparagine;

Хаа4 представляет собой аланин, тирозин, глутаминовую кислоту, гистидин, лизин, аспарагиновую кислоту или аспарагин;Xaa4 is alanine, tyrosine, glutamic acid, histidine, lysine, aspartic acid or asparagine;

Хаа5 представляет собой аланин, лейцин, тирозин, гистидин, глутаминовую кислоту или аспарагин;Xaa5 is alanine, leucine, tyrosine, histidine, glutamic acid or asparagine;

Хаа6 представляет собой аланин, тирозин, серии, глутаминовую кислоту, гистидин или аспарагин; иXaa6 is alanine, tyrosine, serine, glutamic acid, histidine or asparagine; And

Хаа7 представляет собой аспарагин, глицин, гистидин или аланин.Xaa7 is asparagine, glycine, histidine or alanine.

Общая формула 2.General formula 2.

Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Xaa8-Leu-Val-Cys-Gly-Glu-Arg-GlyPhe-Xaa9-Tyr-Xaa10-Xaall-Lys-Thr (SEQ ID NO: 4)Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Xaa8-Leu-Val-Cys-Gly-Glu-Arg-GlyPhe-Xaa9-Tyr- Xaa10-Xaall-Lys-Thr (SEQ ID NO: 4)

В приведенной выше общей формуле 2:In the above general formula 2:

Хаа8 представляет собой тирозин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует;Xaa8 is tyrosine, glutamic acid or aspartic acid or absent;

Хаа9 представляет собой фенилаланин или отсутствует;Xaa9 is phenylalanine or absent;

Хаа10 представляет собой треонин или отсутствует; иXaa10 is threonine or absent; And

Xaa11 представляет собой пролин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует (где пептиды, содержащие А-цепь SEQ ID NO: 1 и В-цепь SEQ ID NO: 2, могут быть исключены).Xaa11 is proline, glutamic acid or aspartic acid or is absent (where peptides containing the A chain of SEQ ID NO: 1 and the B chain of SEQ ID NO: 2 may be excluded).

В более конкретном типичном воплощении аналог инсулина может представлять собой аналог инсулина, где:In a more specific exemplary embodiment, the insulin analogue may be an insulin analogue, wherein:

в общей формуле 1in general formula 1

Xaa1 представляет собой глицин,Xaa1 is glycine,

Хаа2 представляет собой глутамин,Xaa2 is glutamine

Хаа3 представляет собой серин,Xaa3 is serine,

Хаа4 представляет собой аланин, глутаминовую кислоту или аспарагин,Xaa4 is alanine, glutamic acid or asparagine,

Хаа5 представляет собой лейцин,Xaa5 is leucine,

Хаа6 представляет собой тирозин иXaa6 is a tyrosine and

Хаа7 представляет собой аспарагин; и в общей формуле 2Xaa7 is asparagine; and in general formula 2

Хаа8 представляет собой тирозин или глутаминовую кислоту,Xaa8 is tyrosine or glutamic acid,

Хаа9 представляет собой фенилаланин или отсутствует,Xaa9 is phenylalanine or absent,

Хаа10 представляет собой треонин иXaa10 is threonine and

Xaa11 представляет собой пролин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует;Xaa11 is proline, glutamic acid or aspartic acid or absent;

без ограничения указанными вариантами.without limitation to the options indicated.

В другом конкретном типичном воплощении аналог инсулина может представлять собой аналог инсулина, где:In another specific exemplary embodiment, the insulin analogue may be an insulin analogue, wherein:

в общей формуле 1in general formula 1

Xaa1 представляет собой глицин,Xaa1 is glycine,

Хаа2 представляет собой глутамин,Xaa2 is glutamine

Хаа3 представляет собой серин,Xaa3 is serine,

Хаа4 представляет собой глутаминовую кислоту или аспарагин,Xaa4 is glutamic acid or asparagine,

Хаа5 представляет собой лейцин,Xaa5 is leucine,

Хаа6 представляет собой тирозин иXaa6 is a tyrosine and

Хаа7 представляет собой аспарагин; и в общей формуле 2Xaa7 is asparagine; and in general formula 2

Хаа8 представляет собой тирозин,Xaa8 is a tyrosine,

Хаа9 представляет собой фенилаланин или отсутствует,Xaa9 is phenylalanine or absent,

Хаа10 представляет собой треонин иXaa10 is threonine and

Xaa11 представляет собой пролин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует;Xaa11 is proline, glutamic acid or aspartic acid or absent;

без ограничения указанными вариантами.without limitation to the options indicated.

В еще одном конкретном типичном воплощении аналог инсулина может содержать А-цепь общей формулы 1 и В-цепь, где в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 отсутствует, Хаа10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует, без ограничения указанными вариантами.In yet another specific exemplary embodiment, the insulin analog may comprise an A chain of general formula 1 and a B chain, wherein in the B chain SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is absent, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline, glutamine acid or aspartic acid or absent, without limitation to these options.

Аналог инсулина может содержать А-цепь общей формулы 1 и В-цепь, где в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 представляет собой фенилаланин, Хаа10 отсутствует и Xaa11 представляет собой пролин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует, без ограничения указанными вариантами.The insulin analogue may comprise an A chain of general formula 1 and a B chain, wherein in the B chain SEQ ID NO: 4 Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is phenylalanine, Xaa10 is absent and Xaa11 is proline, glutamic acid or aspartic acid or absent , without limitation to the indicated options.

Аналог инсулина может характеризоваться тем, что в А-цепи SEQ ID NO: 3 Xaa1 представляет собой глицин, Хаа2 представляет собой глутамин, Хаа3 представляет собой серин, Хаа4 представляет собой глутаминовую кислоту, Хаа5 представляет собой лейцин, Хаа6 представляет собой тирозин и Хаа7The insulin analogue may be characterized in that in the A chain SEQ ID NO: 3 Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is glutamic acid, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine and Xaa7

- 5 045778 представляет собой аспарагин, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 представляет собой фенилаланин, Xaa10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует, без ограничения указанными вариантами.- 5 045778 is asparagine, and in the B chain SEQ ID NO: 4 Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is phenylalanine, Xaa10 is threonine and Xaa11 is proline, glutamic acid or aspartic acid or none, without limitation thereof.

Аналог инсулина может характеризоваться тем, что в А-цепи SEQ ID NO: 3 Xaa1 представляет собой глицин, Хаа2 представляет собой глутамин, Хаа3 представляет собой серин, Хаа4 представляет собой аспарагин, Хаа5 представляет собой лейцин, Хаа6 представляет собой тирозин и Хаа7 представляет собой аспарагин, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 представляет собой фенилаланин, Xaa10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует, без ограничения указанными вариантами.The insulin analogue may be characterized in that in the A chain SEQ ID NO: 3 Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is asparagine, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine and Xaa7 is asparagine and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is phenylalanine, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline, glutamic acid, or aspartic acid or none, without limitation.

В еще одном конкретном типичном воплощении аналог инсулина может характеризоваться тем, что в А-цепи SEQ ID NO: 3 Xaa1 представляет собой глицин, Хаа2 представляет собой глутамин, Хаа3 представляет собой серин, Хаа4 представляет собой глутаминовую кислоту, Хаа5 представляет собой лейцин, Хаа6 представляет собой тирозин и Хаа7 представляет собой аспарагин, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 отсутствует, Xaa10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует, без ограничения указанными вариантами.In yet another specific exemplary embodiment, the insulin analog may be characterized in that, in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is glutamic acid, Xaa5 is leucine, Xaa6 is is tyrosine and Xaa7 is asparagine, and in the B chain SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is absent, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline, glutamic acid, or aspartic acid or absent, without limitation.

В еще одном конкретном типичном воплощении аналог инсулина может характеризоваться тем, что в А-цепи SEQ ID NO: 3 Xaa1 представляет собой глицин, Хаа2 представляет собой глутамин, Хаа3 представляет собой серин, Хаа4 представляет собой аланин, Хаа5 представляет собой лейцин, Хаа6 представляет собой тирозин и Хаа7 представляет собой аспарагин, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой глутаминовую кислоту, Хаа9 отсутствует, Xaa10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует, без ограничения указанными вариантами.In yet another specific exemplary embodiment, the insulin analog may be characterized in that, in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is alanine, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine and Xaa7 is asparagine, and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xa8 is glutamic acid, Xaa9 is absent, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline, glutamic acid, or aspartic acid or absent, without limitation.

В типичном воплощении аналоги инсулина по настоящему изобретению могут включать следующие аналоги:In a typical embodiment, the insulin analogs of the present invention may include the following analogs:

1) аналог инсулина 1: пептид, где 14-й аминокислотный остаток аминокислотной последовательности А-цепи, представленной SEQ ID NO: 3, представляет собой глутаминовую кислоту и 25-й аминокислотный остаток аминокислотной последовательности В-цепи, представленной SEQ ID NO: 4, представляет собой фенилаланин, имеющий аминокислотную последовательность, представленную SEQ ID NO: 16, кодируемый нуклеиновой кислотой, содержащей нуклеотидную последовательность, представленную SEQ ID NO: 15;1) insulin analog 1: a peptide, where the 14th amino acid residue of the A-chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 is glutamic acid and the 25th amino acid residue of the B-chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, is a phenylalanine having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 16, encoded by a nucleic acid containing the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 15;

2) аналог инсулина 2: пептид, где 14-й аминокислотный остаток аминокислотной последовательности А-цепи, представленной SEQ ID NO: 3, представляет собой аспарагин и 25-й аминокислотный остаток аминокислотной последовательности В-цепи, представленной SEQ ID NO: 4, представляет собой фенилаланин, имеющий аминокислотную последовательность, представленную SEQ ID NO: 18, кодируемый нуклеиновой кислотой, содержащей нуклеотидную последовательность, представленную SEQ ID NO: 17;2) insulin analog 2: a peptide, wherein the 14th amino acid residue of the A-chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 is asparagine and the 25th amino acid residue of the B-chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is is a phenylalanine having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, encoded by a nucleic acid containing the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 17;

3) аналог инсулина 3: пептид, где 14-й аминокислотный остаток аминокислотной последовательности А-цепи, представленной SEQ ID NO: 3, представляет собой глутаминовую кислоту и 25-й аминокислотный остаток аминокислотной последовательности В-цепи, представленной SEQ ID NO: 4, удален, имеющий аминокислотную последовательность, представленную SEQ ID NO: 20, кодируемый нуклеиновой кислотой, содержащей нуклеотидную последовательность, представленную SEQ ID NO: 19;3) insulin analog 3: a peptide, where the 14th amino acid residue of the A-chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 is glutamic acid and the 25th amino acid residue of the B-chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, deleted, having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 20, encoded by a nucleic acid containing the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 19;

4) аналог инсулина 4: пептид, где 14-й аминокислотный остаток аминокислотной последовательности А-цепи, представленной SEQ ID NO: 3, представляет собой аланин, 16-й аминокислотный остаток аминокислотной последовательности В-цепи, представленной SEQ ID NO: 4, представляет собой глутаминовую кислоту и 25-й аминокислотный остаток отсутствует, имеющий аминокислотную последовательность, представленную SEQ ID NO: 22, кодируемый нуклеиновой кислотой, содержащей нуклеотидную последовательность, представленную SEQ ID NO: 21.4) insulin analog 4: a peptide, where the 14th amino acid residue of the A-chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 is alanine, the 16th amino acid residue of the B-chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is is glutamic acid and the 25th amino acid residue is missing, having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22, encoded by a nucleic acid containing the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 21.

При использовании здесь термин in vitro-эффект относится к поглощению глюкозы под действием аналога инсулина, и его показателем является результат измерения EC50 относительно поглощения глюкозы клетками мышиного происхождения 3T3-L1 с адипоцитарной дифференцировкой.As used herein, the term in vitro effect refers to the uptake of glucose by the action of an insulin analogue and is measured by the EC 50 measured against glucose uptake in murine 3T3-L1 adipocyte-derived cells.

В типичном воплощении при измерении in vitro-эффекта аналогов инсулина 1-3 аналог инсулина 1 продемонстрировал повышение поглощения глюкозы на 238,4%, аналог инсулина 2 продемонстрировал повышение на 241,7% и аналог инсулина 3 продемонстрировал повышение на 705% по сравнению с нативным инсулином, соответственно, подтвердив посредством этого, что аналоги инсулина по настоящему изобретению демонстрируют выдающийся in vitro-эффект, в 2-7 раз превосходящий эффект нативного инсулина (табл. 1).In a typical embodiment, when measuring the in vitro effect of insulin analogs 1-3, insulin analog 1 showed a 238.4% increase in glucose uptake, insulin analog 2 showed a 241.7% increase, and insulin analog 3 showed a 705% increase compared to native insulin, respectively, thereby confirming that the insulin analogues of the present invention demonstrate an outstanding in vitro effect, 2-7 times greater than the effect of native insulin (Table 1).

В другом аспекте согласно настоящему изобретению предложены нуклеиновые кислоты, кодирующие указанные выше аналоги инсулина.In another aspect, the present invention provides nucleic acids encoding the above insulin analogs.

При использовании здесь термин нуклеиновая кислота относится к дезоксирибонуклеотиду (ДНК) или рибонуклеотиду (РНК), включая геномную ДНК, кДНК и РНК, образующуюся при их транс- 6 045778 крипции, и нуклеотид как основная структурная единица включает не только естественные нуклеотиды, но также аналоги с модификациями сахара или основания (Scheit, Nucleotide Analogs, John Wiley, New York, 1980; Uhlman and Peyman, Chemical Reviews, 90: 543-584, 1990). Нуклеиновая кислота по настоящему изобретению может быть выделена и получена с применением стандартных молекулярнобиологических технологий. Например, нуклеиновая кислота по настоящему изобретению может быть получена ПЦР-амплификацией с использованием подходящих праймерных последовательностей, основанных на последовательности гена нативного инсулина (NM_000207.2, NCBI), и может быть получена технологией стандартного синтеза с использованием автоматического ДНК-синтезатора.As used herein, the term nucleic acid refers to a deoxyribonucleotide (DNA) or ribonucleotide (RNA), including genomic DNA, cDNA and RNA produced by their transcription, and the nucleotide as the basic structural unit includes not only naturally occurring nucleotides but also analogues with sugar or base modifications (Scheit, Nucleotide Analogs, John Wiley, New York, 1980; Uhlman and Peyman, Chemical Reviews, 90: 543-584, 1990). The nucleic acid of the present invention can be isolated and produced using standard molecular biology techniques. For example, the nucleic acid of the present invention can be obtained by PCR amplification using suitable primer sequences based on the sequence of the native insulin gene (NM_000207.2, NCBI), and can be obtained by standard synthesis technology using an automatic DNA synthesizer.

Предпочтительно, нуклеиновая кислота по настоящему изобретению включает нуклеотидные последовательности, представленные SEQ ID NO: 15, 17, 19 и 21. Нуклеиновая кислота по настоящему изобретению включает не только нуклеотидные последовательности, представленные SEQ ID NO: 15, 17, 19 и 21, но также все последовательности, по меньшей мере на 70% гомологичные указанным выше последовательностям, предпочтительно по меньшей мере на 80%, более предпочтительно по меньшей мере на 90%, еще более предпочтительно по меньшей мере на 95% и наиболее предпочтительно по меньшей мере на 98%, и пептид, кодируемый указанной выше нуклеиновой кислотой, может связываться с рецепторами инсулина in vivo, демонстрируя посредством этого по существу такую же биологическую активность, как инсулин.Preferably, the nucleic acid of the present invention includes the nucleotide sequences represented by SEQ ID NOs: 15, 17, 19 and 21. The nucleic acid of the present invention includes not only the nucleotide sequences represented by SEQ ID NOs: 15, 17, 19 and 21, but also all sequences that are at least 70% homologous to the above sequences, preferably at least 80%, more preferably at least 90%, even more preferably at least 95% and most preferably at least 98%, and the peptide encoded by the above nucleic acid can bind to insulin receptors in vivo, thereby exhibiting substantially the same biological activity as insulin.

При использовании здесь термин гомология относится к степени сходства с заданной аминокислотной последовательностью нативного белка дикого типа или кодирующей его полинуклеотидной последовательностью и включает последовательности, на описанный выше или больший процент идентичные аминокислотным последовательностям или полинуклеотидным последовательностям по настоящему изобретению. Гомология может быть определена сравнением двух заданных последовательностей невооруженным глазом или может быть определена с применением биоинформационного алгоритма, позволяющего анализировать гомологию выравниванием рассматриваемых последовательностей для сравнения. Гомология двух заданных аминокислотных последовательностей может быть указана как процент. Полезный автоматизированный алгоритм доступен для применения в модулях GAP, BESTFIT, FASTA и TFASTA программного обеспечения Wisconsin Genetics Software Package (Genetics Computer Group, Мэдисон, штат Висконсин, США). Алгоритм выравнивания, автоматизированный в указанных выше модулях, включает алгоритмы выравнивания последовательностей Нидлмана-Вунша (Needleman & Wunsch), Пирсона-Липмана (Pearson & Lipman) и Смита-Уотермана (Smith & Waterman). Другие полезные алгоритмы выравнивания последовательностей и определения гомологии автоматизированы в программном обеспечении, включающем FASTP, BLAST, BLAST2, PSIBLAST и CLUSTAL W.As used herein, the term homology refers to the degree of similarity to a given amino acid sequence of a native wild-type protein or the polynucleotide sequence encoding it, and includes sequences that are the above-described or greater percentage identical to the amino acid sequences or polynucleotide sequences of the present invention. Homology can be determined by comparing two given sequences with the naked eye or can be determined using a bioinformatics algorithm that allows homology analysis by aligning the sequences in question for comparison. The homology of two given amino acid sequences can be reported as a percentage. A useful automated algorithm is available for use in the GAP, BESTFIT, FASTA, and TFASTA modules of the Wisconsin Genetics Software Package (Genetics Computer Group, Madison, WI, USA). The alignment algorithm automated in the above modules includes the Needleman & Wunsch, Pearson & Lipman, and Smith & Waterman sequence alignment algorithms. Other useful sequence alignment and homology determination algorithms are automated in software including FASTP, BLAST, BLAST2, PSIBLAST, and CLUSTAL W.

В другом аспекте согласно настоящему изобретению предложен рекомбинантный вектор, содержащий нуклеиновую кислоту, кодирующую аналог инсулина. Рекомбинантный вектор по настоящему изобретению может быть сконструирован как вектор для обычного клонирования или экспрессии и может быть сконструирован как вектор для использования прокариотической клетки или эукариотической клетки в качестве клетки-хозяина.In another aspect, the present invention provides a recombinant vector containing a nucleic acid encoding an insulin analog. The recombinant vector of the present invention can be designed as a vector for conventional cloning or expression, and can be designed as a vector for using a prokaryotic cell or a eukaryotic cell as a host cell.

При использовании здесь термин вектор относится к рекомбинантному вектору, способному экспрессировать целевой белок в подходящей клетке-хозяине, представляющей собой генную конструкцию, содержащую необходимые функционально связанные регуляторные факторы, обеспечивающие экспрессию введенной нуклеиновой кислоты. Настоящее изобретение позволяет получить рекомбинантный вектор, содержащий нуклеиновую кислоту, кодирующую аналог инсулина, и аналог инсулина по настоящему изобретению может быть получен трансформацией или трансфекцией клетки-хозяина указанным рекомбинантным вектором.As used herein, the term vector refers to a recombinant vector capable of expressing a target protein in a suitable host cell, which is a gene construct containing the necessary operably linked regulatory factors for expression of the introduced nucleic acid. The present invention provides a recombinant vector containing a nucleic acid encoding an insulin analog, and the insulin analog of the present invention can be obtained by transforming or transfecting a host cell with the recombinant vector.

В настоящем изобретении нуклеиновая кислота, кодирующая аналог инсулина, функционально связана с промотором. При использовании здесь термин функционально связанный относится к функциональной связи регуляторной последовательности, регулирующей экспрессию нуклеиновой кислоты (например, промотора, сигнальной последовательности, сайта связывания рибосом, последовательности терминации транскрипции и так далее) с другой нуклеотидной последовательностью, посредством чего регуляторная последовательность может регулировать транскрипцию и/или трансляцию другой нуклеотидной последовательности.In the present invention, a nucleic acid encoding an insulin analog is operably linked to a promoter. As used herein, the term operably linked refers to the functional linkage of a regulatory sequence that regulates the expression of a nucleic acid (e.g., a promoter, a signal sequence, a ribosome binding site, a transcription termination sequence, etc.) with another nucleotide sequence, whereby the regulatory sequence can regulate transcription and/or or translation of another nucleotide sequence.

При использовании здесь термин промотор относится к нетранслируемой последовательности нуклеиновой кислоты, расположенной выше кодирующей области, содержащей сайт связывания полимеразы и обладающей активностью инициации транскрипции гена, расположенного ниже промотора, с образованием мРНК, то есть, домену ДНК, с которым связывается полимераза, инициируя транскрипцию гена, и он расположен в 5'-домене инициации транскрипции с образованием мРНК.As used herein, the term promoter refers to an untranslated nucleic acid sequence located upstream of a coding region that contains a polymerase binding site and has the activity of initiating transcription of a gene located downstream of the promoter to produce mRNA, that is, a domain of DNA to which the polymerase binds, initiating transcription of the gene , and it is located in the 5' transcription initiation domain to produce mRNA.

Например, когда вектор по настоящему изобретению представляет собой рекомбинантный вектор и в качестве клетки-хозяина используют прокариотическую клетку, обычно следует включать сильный промотор (например, промотор tac, промотор lac, промотор lacUV5, промотор lpp, промотор pLλ, промотор pRλ, промотор rac5, промотор amp, промотор recA, промотор SP6, промотор trp, промотор Т7 и так далее), способный проводить транскрипцию, сайт связывания рибосом для инициации трансляции и поFor example, when the vector of the present invention is a recombinant vector and a prokaryotic cell is used as the host cell, generally a strong promoter should be included (for example, tac promoter, lac promoter, lacUV5 promoter, lpp promoter, pLλ promoter, pRλ promoter, rac5 promoter, amp promoter, recA promoter, SP6 promoter, trp promoter, T7 promoter and so on) capable of performing transcription, ribosome binding site for translation initiation and

- 7 045778 следовательности терминации транскрипции/трансляции.- 7 045778 transcription/translation termination sequences.

Кроме того, вектор для использования в настоящем изобретении, может быть получен манипуляцией с плазмидами (например, pSC101, pGV1106, pACYC177, ColE1, pKT230, pME290, pBR322, pUC8/9, pUC6, pBD9, pHC79, pIJ61, pLAFR1, pHV14, серия pGEX, серия рЕТ, серия pPICZa, pUC19 и так далее), фагами (например, λgt4 λB, λ-Charon, λΔz1, M13 и так далее) или вирусами (например, SV40 и так далее), обычно используемыми в данной области.In addition, the vector for use in the present invention can be obtained by manipulation of plasmids (for example, pSC101, pGV1106, pACYC177, ColE1, pKT230, pME290, pBR322, pUC8/9, pUC6, pBD9, pHC79, pIJ61, pLAFR1, pHV14, series pGEX, pET series, pPICZa series, pUC19, etc.), phages (eg, λgt4λB, λ-Charon, λΔz1, M13, etc.) or viruses (eg, SV40, etc.) commonly used in the art.

В то же время, когда вектор по настоящему изобретению представляет собой рекомбинантный вектор и в качестве клетки-хозяина используют эукариотическую клетку, могут быть использованы промоторы, имеющие происхождение от геномов клеток млекопитающих (например, металлотионеиновый промотор), или промоторы, имеющие происхождение от вирусов млекопитающих (например, поздний аденовирусный промотор, 7.5К-промотор папилломавируса, промотор SV40, цитомегаловирусный промотор и tk-промотор HSV), и обычно вектор содержит полиаденилированную последовательность (например, терминатор бычьего гормона роста и полиаденилированную последовательность, имеющую происхождение от SV40) в качестве последовательности терминации транскрипции.At the same time, when the vector of the present invention is a recombinant vector and a eukaryotic cell is used as the host cell, promoters derived from mammalian cell genomes (for example, metallothionein promoter) or promoters derived from mammalian viruses can be used. (eg, adenovirus late promoter, papillomavirus 7.5K promoter, SV40 promoter, cytomegalovirus promoter and HSV tk promoter), and typically the vector contains a polyadenylated sequence (eg, bovine growth hormone terminator and SV40-derived polyadenylated sequence) as the sequence transcription termination.

Кроме того, рекомбинантный вектор по настоящему изобретению содержит ген антибиотикорезистентности, обычно используемый в данной области в качестве селектируемого маркера, и может содержать, например, гены резистентности к ампициллину, гентамицину, карбенициллину, хлорамфениколу, стрептомицину, канамицину, генетицину, неомицину и тетрациклину.In addition, the recombinant vector of the present invention contains an antibiotic resistance gene commonly used in the art as a selectable marker, and may contain, for example, resistance genes to ampicillin, gentamicin, carbenicillin, chloramphenicol, streptomycin, kanamycin, geneticin, neomycin and tetracycline.

Рекомбинантный вектор по настоящему изобретению может дополнительно содержать другую последовательность, облегчающую очистку получаемых целевых белков, то есть одноцепочечного аналога инсулина, проинсулина или его аналогов. Включенная дополнительно последовательность может представлять собой маркерную последовательность для очистки белка, например, глутатион-S-трансферазу (Pharmacia, США), мальтозосвязывающий белок (NEB, США), FLAG (IBI, США), 6-гистидин и так далее, но типы последовательностей, необходимых для очистки целевых белков, не ограничены указанными вариантами.The recombinant vector of the present invention may further contain another sequence to facilitate the purification of the resulting target proteins, ie single chain insulin analog, proinsulin or analogs thereof. The additionally included sequence may be a marker sequence for protein purification, for example, glutathione-S-transferase (Pharmacia, USA), maltose binding protein (NEB, USA), FLAG (IBI, USA), 6-histidine and so on, but the types of sequences required for the purification of target proteins are not limited to these options.

Слитые белки, экспрессированные с использованием рекомбинантного вектора, содержащего указанную выше маркерную последовательность, могут быть очищены аффинной хроматографией. Например, при присоединении глутатион-S-трансферазы может быть использован глутатион, являющийся субстратом этого фермента, и при использовании 6-гистидиновой метки желаемый целевой белок может быть легко получен с использованием Ni-NTA-колонки.Fusion proteins expressed using a recombinant vector containing the above marker sequence can be purified by affinity chromatography. For example, when attaching glutathione S-transferase, glutathione, which is a substrate of this enzyme, can be used, and by using a 6-histidine tag, the desired target protein can be easily obtained using a Ni-NTA column.

В еще одном аспекте согласно настоящему изобретению предложен трансформант, трансформированный рекомбинантным вектором, содержащим нуклеиновую кислоту, кодирующую аналог инсулина.In yet another aspect, the present invention provides a transformant transformed with a recombinant vector containing a nucleic acid encoding an insulin analog.

При использовании здесь термин трансформация относится к процессу введения ДНК в клеткухозяина и обеспечения возможности репликации указанной ДНК в клетке-хозяине в форме хромосомного фактора или в результате интеграции в хромосому, представляющему собой феномен искусственного генетического изменения посредством введения экзогенной ДНК в клетку.As used herein, the term transformation refers to the process of introducing DNA into a host cell and allowing said DNA to be replicated in the host cell in the form of a chromosomal factor or as a result of integration into a chromosome, which is the phenomenon of artificial genetic change through the introduction of exogenous DNA into a cell.

Метод трансформации, применяемый в настоящем изобретении, может представлять собой любой метод трансформации, и она может быть легко проведена обычным методом, применяемым в данной области. Примеры обычно применяемых методов трансформации могут включать метод осаждения с CaCl2, метод Ханахана (Hanahan) с улучшенной эффективностью и использованием диметилсульфоксида (DMSO) в качестве восстанавливающего агента в методе осаждения с CaCl2, электропорацию, метод осаждения с CaPO4, метод слияния протопластов, метод перемешивания с использованием волокон карбида кремния, трансформацию, опосредованную агробактериями, трансформацию с использованием полиэтиленгликоля (ПЭГ), трансформацию, опосредованную декстрансульфатом, липофектамином и сушкой/супрессией, и так далее.The transformation method used in the present invention may be any transformation method, and it can be easily carried out by a conventional method used in the art. Examples of commonly used transformation methods may include the CaCl 2 precipitation method, the Hanahan method with improved efficiency and the use of dimethyl sulfoxide (DMSO) as a reducing agent in the CaCl 2 precipitation method, electroporation, the CaPO 4 precipitation method, protoplast fusion method, stirring method using silicon carbide fibers, Agrobacterium-mediated transformation, polyethylene glycol (PEG)-mediated transformation, dextran sulfate-mediated transformation, lipofectamine and drying/suppression, and so on.

Метод трансформации рекомбинантным вектором, содержащим нуклеиновую кислоту, кодирующую аналог инсулина по настоящему изобретению, может не быть ограничен этими методами, и может быть применен любой, без ограничения, метод трансформации или трансфекции, обычно применяемый в данной области.The method of transformation with a recombinant vector containing a nucleic acid encoding an insulin analog of the present invention may not be limited to these methods, and any, without limitation, transformation or transfection method commonly used in the art may be used.

Трансформант по настоящему изобретению может быть получен введением рекомбинантного вектора, содержащего целевую нуклеиновую кислоту, кодирующую аналог инсулина, в клетку-хозяина. Относительно подходящего хозяина, используемого в настоящем изобретении, может не быть существенных ограничений, при условии, что он может экспрессировать нуклеиновую кислоту по настоящему изобретению. Примеры подходящих хозяев могут включать бактерии, принадлежащие к роду Escherichia, такие как Е. coli, бактерии, принадлежащие к роду Bacillus, такие как Bacillus subtilis, бактерии, принадлежащие к роду Pseudomonas, такие как Pseudomonas putida, дрожжи, такие как Pichia pastoris, Saccharomyces cerevisiae и Schizosaccharomyces pombe, клетки насекомых, таких как Spodoptera frugiperda (SF9), и клетки животных, такие как СНО, COS и BSC. Предпочтительно, в качестве клетки-хозяина инспользуют Е. coli.The transformant of the present invention can be obtained by introducing a recombinant vector containing a target nucleic acid encoding an insulin analog into a host cell. There may be no significant restrictions on a suitable host used in the present invention, as long as it can express the nucleic acid of the present invention. Examples of suitable hosts may include bacteria belonging to the genus Escherichia such as E. coli, bacteria belonging to the genus Bacillus such as Bacillus subtilis, bacteria belonging to the genus Pseudomonas such as Pseudomonas putida, yeasts such as Pichia pastoris, Saccharomyces cerevisiae and Schizosaccharomyces pombe, insect cells such as Spodoptera frugiperda (SF9), and animal cells such as CHO, COS and BSC. Preferably, E. coli is used as the host cell.

В типичном воплощении соответствующую нуклеотидную последовательность, кодирующую аналоги инсулина 1-3 по настоящему изобретению, амплифицировали посредством ПЦР и амплифицироIn a typical embodiment, the corresponding nucleotide sequence encoding insulin analogs 1-3 of the present invention is amplified by PCR and amplified

- 8 045778 ванные генные фрагменты клонировали в вектор pET22b (Novagen). Для экспрессии аналогов инсулина в форме внутриклеточных включений вектор рЕТ22Ь обрабатывали рестриктазами NdeI и BamHI, удаляя из него сигнальную последовательность, ПЦР-амплифицированные продукты аналогов инсулина обрабатывали теми же рестриктазами NdeI и BamHI и соответствующую выделенную ДНК вводили в вектор для клонирования рЕТ22Ь с использованием ДНК-лигазы Т4. Полученные таким образом векторы экспрессии были названы рЕТ22b-аналог инсулина 1-4, соответственно.- 8 045778 bathed gene fragments were cloned into the pET22b vector (Novagen). To express insulin analogues in the form of intracellular inclusions, the pET22b vector was treated with restriction enzymes NdeI and BamHI, removing the signal sequence from it, PCR-amplified products of insulin analogues were treated with the same restrictases NdeI and BamHI, and the corresponding isolated DNA was introduced into the pET22b cloning vector using DNA ligase T4. The expression vectors thus obtained were named pET22b insulin analog 1-4, respectively.

Векторы экспрессии рЕТ22b-аналог инсулина 1-4 кодируют аминокислотные последовательности представленные SEQ ID NO: 16, 18, 20 и 22, соответственно, под контролем промотора Т7, и каждый из аналогов инсулина экспрессировали в форме включений в клетке-хозяине, соответственно.The expression vectors pET22b-insulin analog 1-4 encode the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 16, 18, 20 and 22, respectively, under the control of the T7 promoter, and each of the insulin analogs was expressed as inclusions in the host cell, respectively.

Е. coli трансформировали рекомбинантными векторами рЕТ22b-аналог инсулина 1-4, содержащими нуклеиновые кислоты, кодирующие каждый из аналогов инсулина SEQ ID NO: 16, 18, 20, и 22, соответственно, и посредством этого получали трансформантов, экспрессировавших их в форме включений.E. coli was transformed with recombinant pET22b-insulin analog 1-4 vectors containing nucleic acids encoding each of the insulin analogs of SEQ ID NO: 16, 18, 20, and 22, respectively, and thereby producing transformants expressing them in inclusion form.

В еще одном аспекте согласно настоящему изобретению предложен способ получения аналога инсулина с использованием указанных трансформантов.In yet another aspect, the present invention provides a method for producing an insulin analog using these transformants.

Предпочтительно, согласно настоящему изобретению предложен способ получения аналога инсулина, включающий:Preferably, the present invention provides a method for producing an insulin analogue, comprising:

а) получение рекомбинантного вектора экспрессии, содержащего нуклеиновую кислоту, кодирующую аналог инсулина;a) obtaining a recombinant expression vector containing a nucleic acid encoding an insulin analogue;

б) трансформацию клетки-хозяина рекомбинантным вектором экспрессии и получение трансформанта из указанной клетки-хозяина;b) transforming a host cell with a recombinant expression vector and obtaining a transformant from said host cell;

в) культивирование трансформанта и экспрессию аналога инсулина; иc) cultivation of the transformant and expression of the insulin analogue; And

г) выделение и очистку экспрессированного пептида-аналога инсулина.d) isolation and purification of the expressed insulin analogue peptide.

Среда, используемая для культивирования трансформантов по настоящему изобретению, должна соответствовать требованиям надлежащего культивирования клетки-хозяина. Источники углерода для включения в среду для выращивания клетки-хозяина могут быть надлежащим образом выбраны по решению специалиста в данной области в соответствии с трансформантами, получаемыми из указанной клетки-хозяина, и могут быть выбраны подходящие условия культивирования для контроля продолжительности культивирования и количества культивированных клеток.The medium used for culturing the transformants of the present invention must meet the requirements for proper culturing of the host cell. The carbon sources to be included in the host cell growth medium may be suitably selected by those skilled in the art according to the transformants produced from said host cell, and suitable culture conditions may be selected to control the culture duration and the number of cells cultured.

Примеры используемых источников сахара могут включать сахара и углеводы, такие как глюкоза, сахароза, лактоза, фруктоза, мальтоза, крахмал и целлюлоза; масла и жиры, такие как соевое масло, подсолнечное масло, касторовое масло и кокосовое масло; жирные кислоты, такие как пальмитиновая кислота, стеариновая кислота и линолевая кислота; спирты, такие как глицерин и этанол; и органические кислоты, такие как уксусная кислота. Эти вещества могут быть использованы по отдельности или в комбинации.Examples of sugar sources used may include sugars and carbohydrates such as glucose, sucrose, lactose, fructose, maltose, starch and cellulose; oils and fats such as soybean oil, sunflower oil, castor oil and coconut oil; fatty acids such as palmitic acid, stearic acid and linoleic acid; alcohols such as glycerin and ethanol; and organic acids such as acetic acid. These substances can be used individually or in combination.

Примеры используемых источников азота могут включать пептон, дрожжевой экстракт, мясной бульон, солодовый экстракт, жидкий кукурузный экстракт, соевую муку, мочевину или неорганические соединения, такие как сульфат аммония, хлорид аммония, фосфат аммония, карбонат аммония и нитрат аммония. Источники азота могут быть использованы по отдельности или в комбинации.Examples of nitrogen sources used may include peptone, yeast extract, meat broth, malt extract, liquid corn extract, soybean meal, urea or inorganic compounds such as ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium phosphate, ammonium carbonate and ammonium nitrate. Nitrogen sources can be used individually or in combination.

Примеры используемых источников фосфора могут включать дигидрофосфат калия, гидрофосфат калия или соответствующую натрийсодержащую соль. В дополнение, культуральная среда может содержать соль металла, такую как сульфат магния или сульфат железа, необходимую для роста трансформанта. Кроме того, могут быть использованы вещества, необходимые для роста, такие как аминокислоты и витамины. Более того, в культуральных средах могут быть использованы подходящие предшественники. Указанные выше источники могут быть подходящим образом добавлены в культуру во время культивирования методом периодической культуры или непрерывной культуры. рН культуры можно подходящим образом корректировать с использованием основного соединения, такого как гидроксид натрия, гидроксид калия и аммиак, или кислого соединения, такого как фосфорная кислота и/или серная кислота. В дополнение, может быть добавлен пеногаситель, такой как полигликолевый эфир жирной кислоты, для предотвращения пенообразования. Кроме того, для поддержания аэробного состояния культуры в нее может быть добавлен кислород или кислородсодержащий газ (например, воздух). Трансформанта по настоящему изобретению можно культивировать при 20-45°С и предпочтительно при 25-40°С. Кроме того, культивирование продолжают до получения максимального количества желаемых аналогов инсулина, и, в связи с этим, продолжительность культивирования может обычно составлять от 10 до 160 ч.Examples of phosphorus sources used may include potassium dihydrogen phosphate, potassium hydrogen phosphate, or the corresponding sodium salt. In addition, the culture medium may contain a metal salt, such as magnesium sulfate or ferrous sulfate, necessary for the growth of the transformant. In addition, substances necessary for growth, such as amino acids and vitamins, can be used. Moreover, suitable precursors can be used in culture media. The above sources can be suitably added to the culture during cultivation by batch culture method or continuous culture method. The pH of the culture can be suitably adjusted using a basic compound such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and ammonia, or an acidic compound such as phosphoric acid and/or sulfuric acid. In addition, an antifoam agent such as a polyglycol fatty acid ester may be added to prevent foaming. In addition, to maintain the aerobic state of the culture, oxygen or an oxygen-containing gas (for example, air) can be added to it. The transformant of the present invention can be cultured at 20-45°C and preferably at 25-40°C. In addition, the culture is continued until the maximum amount of desired insulin analogues is obtained, and therefore the culture duration can typically be from 10 to 160 hours.

Как описано выше, трансформант по настоящему изобретению может продуцировать аналоги инсулина при обеспечении условий культивирования, подходящих для клеток-хозяев, и пептид-Nгликозидаза, образуемая ими в соответствии с составом вектора и характеристиками клеток-хозяев, может поступать в цитоплазму или периплазматическое пространство клеток-хозяев или во внеклеточную среду.As described above, the transformant of the present invention can produce insulin analogues by providing culture conditions suitable for the host cells, and the peptide-Nglycosidase produced by them in accordance with the composition of the vector and the characteristics of the host cells can enter the cytoplasm or periplasmic space of the cells. hosts or into the extracellular environment.

Экспрессированные белки, расположенные внутри или вне клетки-хозяина, могут быть очищены обычным методом.Expressed proteins located inside or outside the host cell can be purified by conventional methods.

Примеры методов очистки могут включать высаливание (например, осаждение сульфатом аммония, осаждение фосфатом аммония и так далее), осаждение растворителем (например, осаждение белковойExamples of purification methods may include salting out (for example, ammonium sulfate precipitation, ammonium phosphate precipitation, etc.), solvent precipitation (for example, protein precipitation

- 9 045778 фракции с использованием ацетона или этанола и так далее), диализ, гель-фильтрацию, ионный обмен или хроматографию, такую как колоночная хроматография с обращенной фазой, ультрафильтрация и так далее, и эти методы могут быть применены по отдельности или в комбинации.- 9 045778 fractions using acetone or ethanol and so on), dialysis, gel filtration, ion exchange or chromatography such as reverse phase column chromatography, ultrafiltration and so on, and these methods can be applied individually or in combination.

Трансформант по настоящему изобретению характеризуется экспрессией аналогов инсулина 1-3 с рекомбинантного вектора рЕТ22b-аналог инсулина 1-3 в форме включений под контролем промотора Т7. Соответственно, предпочтительно преобразование аналогов инсулина 1-3, экспрессированных в форме включений, в растворимую форму с их последующим выделением и очисткой.The transformant of the present invention is characterized by the expression of insulin analogues 1-3 from the recombinant vector pET22b-insulin analogue 1-3 in the form of inclusions under the control of the T7 promoter. Accordingly, it is preferable to convert insulin analogues 1-3 expressed in inclusion form into a soluble form and then isolate and purify them.

В типичном воплощении настоящее изобретение может дополнительно включать следующие стадии выделения и очистки аналогов инсулина, экспрессированных в форме включений, из трансформанта:In a typical embodiment, the present invention may further include the following steps of isolating and purifying inclusion-expressed insulin analogs from the transformant:

d-1) получение клеток трансформанта из культуры и их измельчение;d-1) obtaining transformant cells from the culture and grinding them;

d-2) выделение экспрессированного пептида-аналога инсулина из лизата измельченных клеток с его последующим рефолдингом;d-2) isolation of the expressed peptide analogue of insulin from the lysate of crushed cells with its subsequent refolding;

d-3) очистку пептида-аналога инсулина, прошедшего рефолдинг, посредством катионообменной хроматографии;d-3) purifying the refolded insulin analogue peptide by cation exchange chromatography;

d-4) обработку очищенного пептида-аналога инсулина трипсином и карбоксипептидазой В; и d-5) последовательную очистку обработанного пептида-аналога инсулина катионообменной хроматографией и анионообменной хроматографией.d-4) treating the purified insulin analogue peptide with trypsin and carboxypeptidase B; and d-5) sequential purification of the treated insulin analogue peptide by cation exchange chromatography and anion exchange chromatography.

В еще одном аспекте согласно настоящему изобретению предложена фармацевтическая композиция для лечения диабета, содержащая указанные выше аналоги инсулина.In yet another aspect, the present invention provides a pharmaceutical composition for the treatment of diabetes containing the above insulin analogues.

Фармацевтическая композиция, содержащая аналоги инсулина по настоящему изобретению, может содержать фармацевтически приемлемый носитель. Примеры фармацевтически приемлемого носителя для перорального введения могут включать связывающий агент, скользящий агент, разрыхлитель, эксципиент, солюбилизирующий агент, диспергирующий агент, стабилизирующий агент, суспендирующий агент, краситель, корригент и так далее; для инъекционных композиций могут быть смешаны для применения буферный агент, консервант, анальгетик, изотонический агент, стабилизирующий агент и так далее; и в композициях для местного применения могут быть использованы основа, эксципиент, смазывающий агент, консервант и так далее. Фармацевтическая композиция по настоящему изобретению может быть изготовлена сочетанием с различными фармацевтически приемлемыми носителями, описанными выше. Например, для перорального введения фармацевтическая композиция может быть изготовлена в форме таблеток, пастилок, капсул, эликсиров, суспензий, сиропов, вафель и так далее. Для инъекций фармацевтическая композиция может быть изготовлена в форме однодозовых ампул или многодозовых контейнеров. Кроме того, фармацевтическая композиция может также быть изготовлена в форме растворов, суспензий, таблеток, пилюль, капсул и композиций с длительным высвобождением.The pharmaceutical composition containing the insulin analogs of the present invention may contain a pharmaceutically acceptable carrier. Examples of the pharmaceutically acceptable carrier for oral administration may include a binding agent, a glidant, a disintegrating agent, an excipient, a solubilizing agent, a dispersing agent, a stabilizing agent, a suspending agent, a coloring agent, a flavoring agent, and the like; for injection compositions, a buffering agent, a preservative, an analgesic, an isotonic agent, a stabilizing agent and so on can be mixed for use; and in topical compositions, a base, an excipient, a lubricant, a preservative, and the like may be used. The pharmaceutical composition of the present invention can be prepared in combination with various pharmaceutically acceptable carriers described above. For example, for oral administration, the pharmaceutical composition may be formulated as tablets, lozenges, capsules, elixirs, suspensions, syrups, wafers, and so on. For injection, the pharmaceutical composition can be formulated in the form of single-dose ampoules or multi-dose containers. In addition, the pharmaceutical composition can also be formulated in the form of solutions, suspensions, tablets, pills, capsules and sustained release formulations.

В то же время, примеры подходящих носителей, эксципиентов и разбавителей могут включать лактозу, декстрозу, сахарозу, сорбит, маннит, ксилит, эритрит, мальтит, крахмал, аравийскую камедь, альгинат, желатин, фосфат кальция, силикат кальция, целлюлозу, метилцеллюлозу, микрокристаллическую целлюлозу, поливинилпирролидон, вода, метилгидроксибензоат, пропилгидроксибензоат, тальк, стеарат магния, минеральное масло и так далее. Кроме того, фармацевтическая композиция по настоящему изобретению может дополнительно содержать наполнитель, антикоагулянт, смазывающий агент, увлажнитель, корригент, эмульгатор, консервант и так далее.However, examples of suitable carriers, excipients and diluents may include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, gum acacia, alginate, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, cellulose, methylcellulose, microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate, mineral oil and so on. In addition, the pharmaceutical composition of the present invention may further contain an excipient, an anticoagulant, a lubricant, a humectant, a flavoring agent, an emulsifier, a preservative, and so on.

В еще одном аспекте согласно настоящему изобретению предложен способ лечения диабета, включающий введение фармацевтической композиции, содержащей аналоги инсулина по настоящему изобретению, субъекту, нуждающемуся в этом.In yet another aspect, the present invention provides a method of treating diabetes, comprising administering a pharmaceutical composition containing the insulin analogs of the present invention to a subject in need thereof.

Аналоги инсулина по настоящему изобретению демонстрируют значительно улучшенный in vitroэффект по сравнению с нативным инсулином, и поэтому ожидают, что введение фармацевтической композиции, содержащей указанные выше аналоги инсулина, может быть эффективным для лечения диабета.The insulin analogs of the present invention show significantly improved in vitro effect compared to native insulin, and therefore it is expected that administration of a pharmaceutical composition containing the above insulin analogs may be effective for the treatment of diabetes.

При использовании здесь термин введение относится к введению определенного вещества пациенту подходящим способом, и конъюгат по настоящему изобретению может быть введен любым известным способом введения, при условии, что лекарственное средство сможет проникнуть в целевую ткань. Например, может быть проведено внутрибрюшинное, внутривенное, внутримышечное, подкожное, внутрикожное, пероральное, местное, интраназальное, внутрилегочное и ректальное введение, но путь введения не ограничен указанными вариантами. Тем не менее, из-за расщепления пептидов при пероральном введении активные ингредиенты композиции для перорального введения должны быть заключены в оболочку или включены в композицию для защиты от расщепления в желудке. Предпочтительно, настоящая композиция может быть введена в форме для инъекций. Кроме того, фармацевтическая композиция может быть введена с использованием определенного устройства, обеспечивающего транспорт активных ингредиентов в целевую клетку.As used herein, the term administration refers to the administration of a specific substance to a patient by a suitable route, and the conjugate of the present invention can be administered by any known route of administration, provided that the drug can penetrate the target tissue. For example, intraperitoneal, intravenous, intramuscular, subcutaneous, intradermal, oral, topical, intranasal, intrapulmonary and rectal administration may be performed, but the route of administration is not limited to these options. However, due to the degradation of peptides upon oral administration, the active ingredients of an oral composition must be coated or included in the composition to protect against degradation in the stomach. Preferably, the present composition may be administered in an injection form. In addition, the pharmaceutical composition can be administered using a specific device that transports the active ingredients into the target cell.

Кроме того, фармацевтическую композицию по настоящему изобретению могут определять тип лекарственного средства, используемого в качестве активного компонента, а также ряд соответствующих факторов, включая типы заболеваний, подлежащих лечению, пути введения, возраст, пол и массу телаIn addition, the pharmaceutical composition of the present invention may be determined by the type of drug used as the active component, as well as a number of relevant factors, including the types of diseases being treated, route of administration, age, gender and body weight

- 10 045778 пациента и тяжесть заболевания. Поскольку фармацевтическая композиция по настоящему изобретению имеет отличные продолжительность сохранения и титр in vivo, это позволяет существенно снизить частоту введения и дозу фармацевтических лекарственных средств по настоящему изобретению.- 10 045778 patient and severity of disease. Since the pharmaceutical composition of the present invention has excellent shelf life and titer in vivo, it can significantly reduce the frequency of administration and dose of the pharmaceutical drugs of the present invention.

Вариант осуществления изобретения.Embodiment of the invention.

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на следующие примеры. Тем не менее, эти примеры приведены лишь в целях наглядности, и изобретение не следует ограничивать этими примерами.The present invention will now be described in more detail with reference to the following examples. However, these examples are provided for illustrative purposes only, and the invention should not be limited to these examples.

Пример 1. Конструирование и экспрессия вектора для аналогов инсулина.Example 1: Construction and expression of a vector for insulin analogues.

Для конструирования аналогов инсулина с модификацией аминокислоты (аминокислот) А-цепи и/или В-цепи нативного инсулина синтезировали пары праймеров, состоящие из прямого праймера и обратного праймера, для амплификации аналогов инсулина с введением соответствующей модификации и затем проводили ПЦР с использованием кДНК проинсулина в качестве матрицы. В частности, использовали матрицу, где кДНК проинсулина (SC128255, OriGene) (см. последовательности ВС005255.1 и ААН05255) была клонирована в вектор рЕТ22Ь (Novagen) и для оптимальной рекомбинантной экспрессии инсулина нуклеотидная последовательность SEQ ID NO: 23 (ATG GCA АСА АСА ТСА АСА GCA ACT ACG CGT), кодирующая аминокислотную последовательность Met Ala Thr Thr Ser Thr Ala Thr Thr Arg (SEQ ID NO: 24), была введена в клонированную кДНК проинсулина в качестве N-концевого партнера по слиянию.To construct insulin analogues with modification of the amino acid(s) of the A-chain and/or B-chain of native insulin, primer pairs consisting of a forward primer and a reverse primer were synthesized to amplify insulin analogues with the introduction of the corresponding modification and then PCR was performed using proinsulin cDNA in as a matrix. In particular, a template was used where the proinsulin cDNA (SC128255, OriGene) (see sequences BC005255.1 and AAH05255) was cloned into the pET22b vector (Novagen) and for optimal recombinant expression of insulin the nucleotide sequence SEQ ID NO: 23 (ATG GCA ACA ACA TCA ACA GCA ACT ACG CGT), encoding the amino acid sequence Met Ala Thr Thr Ser Thr Ala Thr Thr Arg (SEQ ID NO: 24), was introduced into the cloned proinsulin cDNA as an N-terminal fusion partner.

Конкретно, в настоящем изобретении были синтезированы следующие аналоги инсулина, содержащие аминокислотные модификации, показанные в табл. 1.Specifically, in the present invention, the following insulin analogs were synthesized containing the amino acid modifications shown in table. 1.

Таблица 1Table 1

Аминокислотные модификации Amino acid modifications Аналог инсулина 1 Insulin analogue 1 А14 Туг GluA 14 Tyr Glu Аналог инсулина 2 Insulin analogue 2 А14 Туг —► AsnA 14 Tug —► Asn Аналог инсулина 3 Insulin analogue 3 А14 Туг —► Glu + делеция В25 A 14 Tug —► Glu + deletion B 25 Аналог инсулина 4 Insulin analogue 4 А14 Туг —► Ala + В16 Туг —► Glu, делеция В25 A 14 Tug —► Ala + B 16 Tug —► Glu, deletion B 25

В табл. 1 выше аналог инсулина 1 представляет собой аналог с заменой 14-й аминокислоты аминокислотной последовательности А-цепи нативного инсулина, представленной SEQ ID NO: 1, то есть тирозина, на глутаминовую кислоту;In table 1 above, insulin analog 1 is an analog replacing the 14th amino acid of the amino acid sequence of the native insulin A chain represented by SEQ ID NO: 1, that is, tyrosine, with glutamic acid;

аналог инсулина 2 представляет собой аналог с заменой 14-й аминокислоты аминокислотной последовательности А-цепи нативного инсулина, представленной SEQ ID NO: 1, то есть тирозина, на аспарагин;insulin analog 2 is an analog replacing the 14th amino acid of the amino acid sequence of the native insulin A chain represented by SEQ ID NO: 1, that is, tyrosine, with asparagine;

аналог инсулина 3 представляет собой аналог с заменой 14-й аминокислоты аминокислотной последовательности А-цепи нативного инсулина, представленной SEQ ID NO: 1, то есть тирозина, на глутаминовую кислоту и делецией 25-й аминокислоты аминокислотной последовательности В-цепи нативного инсулина, представленной SEQ ID NO: 2, то есть фенилаланина; и аналог инсулина 4 представляет собой аналог с заменой 14-й аминокислоты аминокислотной последовательности А-цепи нативного инсулина, представленной SEQ ID NO: 1, то есть тирозина, на аланин, заменой 16-й аминокислоты аминокислотной последовательности В-цепи нативного инсулина, представленной SEQ ID NO: 2, то есть тирозина, на глутаминовую кислоту и делецией 25-й аминокислоты аминокислотной последовательности В-цепи нативного инсулина, представленной SEQ ID NO: 2, то есть фенилаланина.Insulin analog 3 is an analog with a replacement of the 14th amino acid of the amino acid sequence of the native insulin A chain represented by SEQ ID NO: 1, i.e., tyrosine, with glutamic acid and a deletion of the 25th amino acid of the amino acid sequence of the native insulin B chain represented by SEQ ID NO: 2, that is, phenylalanine; and insulin analog 4 is an analog replacing the 14th amino acid of the native insulin A chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, that is, tyrosine, with alanine, replacing the 16th amino acid of the native insulin B chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, that is, tyrosine, to glutamic acid and deletion of the 25th amino acid of the amino acid sequence of the native insulin B chain represented by SEQ ID NO: 2, that is, phenylalanine.

Соответствующие пары прямых праймеров и обратных праймеров, разработанные для амплификации аналогов инсулина 1-3, показаны в табл. 2 ниже.The corresponding pairs of forward primers and reverse primers designed for the amplification of insulin analogues 1-3 are shown in Table. 2 below.

Таблица 2table 2

Последовательность Subsequence SEQ Ш NO: SEQ Ш NO: Аналог инсулина 1 Insulin analogue 1 5'-ccagcatctgctccctcgaacagctggagaactactg-3' 5'-ccagcatctgctccctcgaacagctggagaactactg-3' 5 5

- 11 045778- 11 045778

5'-cagtagttctccagctgttcgagggagcagatgctgg-3' 5'-cagtagttctccagctgttcgagggagcagatgctgg-3' 6 6 Аналог инсулина 2 Insulin analogue 2 5'-cagcatctgctccctcaaccagctggagaactac-3' 5'-cagcatctgctccctcaaccagctggagaactac-3' 7 7 5 '-gtagttctccagctggttgagggagcagatgctg-3' 5 '-gtagttctccagctggttgagggagcagatgctg-3' 8 8 Аналог инсулина 3 Insulin analogue 3 5'-ccagcatctgctccctcgaacagctggagaactactg-3' 5'-ccagcatctgctccctcgaacagctggagaactactg-3' 5 5 5'-cagtagttctccagctgttcgagggagcagatgctgg-3' 5'-cagtagttctccagctgttcgagggagcagatgctgg-3' 6 6 5'-gcggggaacgaggcttctacacacccaagacccg-3' 5'-gcggggaacgaggcttctacacacccaagacccg-3' 9 9 5 '-cgggtcttgggtgtgtagaagcctcgttccccgc-3' 5 '-cgggtcttgggtgtgtagaagcctcgttccccgc-3' 10 10 Аналог инсулина 4 Insulin analogue 4 5'-cagcatctgctccctcgcccagctggagaactac-3' 5'-cagcatctgctccctcgcccagctggagaactac-3' 11 eleven 5'-gtagttctccagctgggcgagggagcagatgctg-3' 5'-gtagttctccagctgggcgagggagcagatgctg-3' 12 12 5'-ctggtggaagctctcgagctagtgtgcggggaac-3' 5'-ctggtggaagctctcgagctagtgtgcggggaac-3' 13 13 5'-gttccccgcacactagctcgagagcttccaccag-3' 5'-gttccccgcacactagctcgagagcttccaccag-3' 14 14 5'-gcggggaacgaggcttctacacacccaagacccg-3' 5'-gcggggaacgaggcttctacacacccaagacccg-3' 9 9 5 '-cgggtcttgggtgtgtagaagcctcgttccccgc-3' 5 '-cgggtcttgggtgtgtagaagcctcgttccccgc-3' 10 10

В табл. 2 выше пара праймеров, состоящая из SEQ ID NO: 5 и 6, была разработана для замены 14-й аминокислоты аминокислотной последовательности А-цепи нативного инсулина, то есть тирозина, на глутаминовую кислоту; пара праймеров, состоящая из SEQ ID NO: 7 и 8, была разработана для замены 14-й аминокислоты аминокислотной последовательности А-цепи нативного инсулина, то есть тирозина, на аспарагин; пара праймеров, состоящая из SEQ ID NO: 9 и 10, была разработана для делеции 25-й аминокислоты аминокислотной последовательности В-цепи нативного инсулина, то есть фенилаланина; пара праймеров, состоящая из SEQ ID NO: 11 и 12, была разработана для замены 14-й аминокислоты аминокислотной последовательности А-цепи нативного инсулина, то есть тирозина, на аланин; и пара праймеров, состоящая из SEQ ID NO: 13 и 14, была разработана для замены 16-й аминокислоты аминокислотной последовательности В-цепи нативного инсулина, то есть тирозина, на глутаминовую кислоту.In table 2 above, a primer pair consisting of SEQ ID NOs: 5 and 6 was designed to replace the 14th amino acid of the native insulin A chain amino acid sequence, i.e., tyrosine, with glutamic acid; a primer pair consisting of SEQ ID NOs: 7 and 8 was designed to replace the 14th amino acid of the native insulin A chain amino acid sequence, i.e., tyrosine, with asparagine; a primer pair consisting of SEQ ID NOs: 9 and 10 was designed to delete the 25th amino acid of the native insulin B chain amino acid sequence, that is, phenylalanine; a primer pair consisting of SEQ ID NOs: 11 and 12 was designed to replace the 14th amino acid of the native insulin A chain amino acid sequence, i.e. tyrosine, with alanine; and a primer pair consisting of SEQ ID NOs: 13 and 14 was designed to replace the 16th amino acid of the native insulin B chain amino acid sequence, that is, tyrosine, with glutamic acid.

Для проведения ПЦР для амплификации аналогов инсулина с соответствующими модификациями готовили реакционный раствор, смешивая 150 нг ДНК-матрицы, 1 мл каждого 100 пМ праймера, 5 мл 2,5 мМ dNTP, 10 единиц pfx-полимеразы (Invitrogen, США) и 10Х буферный раствор. Реакционный раствор подвергали начальной денатурации при 95°С в течение 30 с с последующим повторением 18 циклов отжига при 95°С в течение 30 с, 55°С в течение 30 с и 68°С в течение 6 мин и, в завершение, оставляли при 68°С на 5 мин. Полученные таким образом ПЦР-амплифицированные продукты выделяли с использованием набора для выделения из геля (Qiagen, Германия) и обрабатывали рестриктазами NdeI и BaтHI, получая фрагменты для введения. Вектор рЕТ22Ь (Novagen, США) затем расщепляли теми же рестриктазами и полученные фрагменты выделяли с использованием того же набора для выделения из геля. Указанные выше фрагменты для введения лигировали с подготовленным таким образом вектором, используя лигазу Т4, с получением векторов экспрессии pET22b-аналог инсулина 1-4. Указанные векторы экспрессии содержат нуклеиновые кислоты, кодирующие аминокислотные последовательности аналогов инсулина 1-4, под контролем промотора Т7, и эти векторы позволяют экспрессировать белки-аналоги инсулина в форме включений в клетке-хозяине.To carry out PCR for amplification of insulin analogues with appropriate modifications, a reaction solution was prepared by mixing 150 ng of template DNA, 1 ml of each 100 pM primer, 5 ml of 2.5 mM dNTP, 10 units of pfx polymerase (Invitrogen, USA) and 10X buffer solution . The reaction solution was subjected to initial denaturation at 95°C for 30 s, followed by repeating 18 cycles of annealing at 95°C for 30 s, 55°C for 30 s and 68°C for 6 min and finally left at 68°C for 5 min. The PCR-amplified products thus obtained were isolated using a gel extraction kit (Qiagen, Germany) and treated with restriction enzymes NdeI and BatHI to obtain fragments for introduction. Vector pET22b (Novagen, USA) was then digested with the same restriction enzymes and the resulting fragments were isolated using the same gel extraction kit. The above injection fragments were ligated to the thus prepared vector using T4 ligase to obtain pET22b-insulin analogue 1-4 expression vectors. These expression vectors contain nucleic acids encoding the amino acid sequences of insulin analogs 1-4, under the control of the T7 promoter, and these vectors allow the expression of insulin analog proteins in the form of inclusions in the host cell.

Полученный таким образом вектор экспрессии pET22b-аналог инсулина 1 по настоящему изобретению содержит нуклеиновую кислоту, имеющую нуклеотидную последовательность, представленную SEQ ID NO: 15, кодирующую аналог инсулина, имеющий аминокислотную последовательность, представленную SEQ ID NO: 16; полученный таким образом вектор экспрессии pET22b-аналог инсулина 2 по настоящему изобретению содержит нуклеиновую кислоту, имеющую нуклеотидную последовательность, представленную SEQ ID NO: 17, кодирующую аналог инсулина, имеющий аминокислотную последовательность, представленную SEQ ID NO: 18; полученный таким образом вектор экспрессии pET22b-анαлог инсулина 3 по настоящему изобретению содержит нуклеиновую кислоту, имеющую нуклеотидную последовательность, представленную SEQ ID NO: 19, кодирующую аналог инсулина, имеющий аминокислотную последовательность, представленную SEQ ID NO: 20; и полученный таким образом вектор экспрессии pEt22b-аналог инсулина 4 по настоящему изобретению содержит нуклеиновую кислоту, имеющую нуклеотидную последовательность, представленную SEQ ID NO: 21, кодирующую аналог инсулина, имеющий аминокислотную последовательность, представленную SEQ ID NO: 22.The thus obtained expression vector pET22b-insulin analog 1 of the present invention contains a nucleic acid having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 15, encoding an insulin analog having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 16; the thus obtained expression vector pET22b-insulin analog 2 of the present invention contains a nucleic acid having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 17, encoding an insulin analog having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18; the thus obtained expression vector pET22b-insulin analog 3 of the present invention contains a nucleic acid having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 19, encoding an insulin analog having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 20; and the thus obtained expression vector pEt22b-insulin analog 4 of the present invention contains a nucleic acid having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 21, encoding an insulin analog having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22.

Последовательности ДНК и последовательности белков каждого из аналогов инсулина 1-4 показаны в табл. 3 ниже.The DNA sequences and protein sequences of each of the insulin analogs 1-4 are shown in table. 3 below.

- 12 045778- 12 045778

Таблица 3Table 3

Последовательность Subsequence SEQ ID NO: SEQ ID NO: Аналог инсулина 1 Insulin analogue 1 ДНК DNA ТТС GTT ААС САА САС TTG TGT GGC ТСА САС CTG GTG GAA GCT СТС ТАС СТА GTG TGC GGG GAA CGA GGC ТТС ТТС ТАС АСА ССС AAG ACC CGC CGG GAG GCA GAG GAC CTG CAG GTG GGG CAG GTG GAG CTG GGC GGG GGC CCT GGT GCA GGC AGC CTG CAG CCC TTG GCC CTG GAG GGG TCC CTG CAG AAG CGT GGC ATT GTG GAA С AA TGC TGT ACC AGC АТС TGC ТСС CTC GAA CAG CTG GAG ААС TAC TGC AAC TGA TTC GTT AAC CAA CAC TTG TGT GGC TCA CAC CTG GTG GAA GCT CTC TAS STA GTG TGC GGG GAA CGA GGC TTC TTC TAS ASA CCC AAG ACC CGC CGG GAG GCA GAG GAC CTG CAG GTG GGG CAG GTG GAG CTG GGC GGG GGC CCT GGT GCA GGC AGC CTG CAG CCC TTG GCC CTG GAG GGG TCC CTG CAG AAG CGT GGC ATT GTG GAA C AA TGC TGT ACC AGC ATC TGC TCC CTC GAA CAG CTG GAG AAC TAC TGC AAC TGA 15 15 Белок Protein Phe Vai Asn Gin His Leu Cys Gly Ser His Leu Vai Glu Ala Leu Tyr Leu Vai Cys Gly Glu Arg Gly Phe Phe Tyr Thr Pro Lys Thr Arg Arg Glu Ala Glu Asp Leu Gin Vai Gly Gin Vai Glu Leu Gly Gly Gly Pro Gly Ala Gly Ser Leu Gin Pro Leu Ala Leu Glu Gly Ser Leu Gin Lys Arg Gly lie Vai Glu Gin Cys Cys Thr Ser He Cys Ser Leu Glu Gin Leu Glu Asn Tyr Cys Asn Phe Vai Asn Gin His Leu Cys Gly Ser His Leu Vai Glu Ala Leu Tyr Leu Vai Cys Gly Glu Arg Gly Phe Phe Tyr Thr Pro Lys Thr Arg Arg Glu Ala Glu Asp Leu Gin Vai Gly Gin Vai Glu Leu Gly Gly Gly Pro Gly Ala Gly Ser Leu Gin Pro Leu Ala Leu Glu Gly Ser Leu Gin Lys Arg Gly lie Vai Glu Gin Cys Cys Thr Ser He Cys Ser Leu Glu Gin Leu Glu Asn Tyr Cys Asn 16 16 Аналог инсулина 2 Insulin analogue 2 ДНК DNA TTC GTT ААС САА CAC TTG TGT GGC TCA CAC CTG GTG GAA GCT СТС ТАС СТА GTG TGC GGG GAA CGA GGC ТТС ТТС ТАС АСА CCC AAG ACC CGC CGG GAG GCA GAG GAC CTG CAG GTG GGG CAG GTG GAG CTG GGC GGG GGC CCT GGT GCA GGC AGC CTG CAG CCC TTG GCC CTG GAG GGG TCC CTG CAG AAG CGT GGC ATT GTG GAA С AA TGC TGT ACC AGC АТС TGC TCC CTC AAC CAG CTG GAG AAC TAC TGC AAC TGA TTC GTT AAC CAA CAC TTG TGT GGC TCA CAC CTG GTG GAA GCT STS TAS STA GTG TGC GGG GAA CGA GGC TTC TTC TAS ASA CCC AAG ACC CGC CGG GAG GCA GAG GAC CTG CAG GTG GGG CAG GTG GAG CTG GGC GGG GGC CCT GGT GCA GGC AGC CTG CAG CCC TTG GCC CTG GAG GGG TCC CTG CAG AAG CGT GGC ATT GTG GAA C AA TGC TGT ACC AGC ATC TGC TCC CTC AAC CAG CTG GAG AAC TAC TGC AAC TGA 17 17 Белок Protein Phe Vai Asn Gin His Leu Cys Gly Ser His Leu Vai Phe Vai Asn Gin His Leu Cys Gly Ser His Leu Vai 18 18

- 13 045778- 13 045778

Glu Ala Leu Туг Leu Vai Cys Gly Glu Arg Gly Phe Phe Tyr Thr Pro Lys Thr Arg Arg Glu Ala Glu Asp Leu Gin Vai Gly Gin Vai Glu Leu Gly Gly Gly Pro Gly Ala Gly Ser Leu Gin Pro Leu Ala Leu Glu Gly Ser Leu Gin Lys Arg Gly lie Vai Glu Gin Cys Cys Thr Ser He Cys Ser Leu Asn Gin Leu Glu Asn Tyr Cys Asn Glu Ala Leu Thug Leu Vai Cys Gly Glu Arg Gly Phe Phe Tyr Thr Pro Lys Thr Arg Arg Glu Ala Glu Asp Leu Gin Vai Gly Gin Vai Glu Leu Gly Gly Gly Pro Gly Ala Gly Ser Leu Gin Pro Leu Ala Leu Glu Gly Ser Leu Gin Lys Arg Gly lie Vai Glu Gin Cys Cys Thr Ser He Cys Ser Leu Asn Gin Leu Glu Asn Tyr Cys Asn Аналог инсулина 3 Insulin analogue 3 ДНК DNA TTC GTT AAC САА CAC TTG TGT GGC TCA CAC CTG GTG GAA GCT СТС ТАС СТА GTG TGC GGG GAA CGA GGC TTC ТАС АСА CCC AAG ACC CGC CGG GAG GCA GAG GAC CTG CAG GTG GGG C AG GTG GAG CTG GGC GGG GGC CCT GGT GCA GGC AGC CTG CAG CCC TTG GCC CTG GAG GGG TCC CTG CAG AAG CGT GGC ATT GTG GAA CAA TGC TGT ACC AGC АТС TGC ТСС CTC GAA CAG CTG GAG AAC TAC TGC AAC TGA TTC GTT AAC CAA CAC TTG TGT GGC TCA CAC CTG GTG GAA GCT STS TAS STA GTG TGC GGG GAA CGA GGC TTC TAS ASA CCC AAG ACC CGC CGG GAG GCA GAG GAC CTG CAG GTG GGG C AG GTG GAG CTG GGC GGG GGC CCT GGT GCA GGC AGC CTG CAG CCC TTG GCC CTG GAG GGG TCC CTG CAG AAG CGT GGC ATT GTG GAA CAA TGC TGT ACC AGC ATC TGC TCC CTC GAA CAG CTG GAG AAC TAC TGC AAC TGA 19 19 Белок Protein Phe Vai Asn Gin His Leu Cys Gly Ser His Leu Vai Glu Ala Leu Tyr Leu Vai Cys Gly Glu Arg Gly Phe Tyr Thr Pro Lys Thr Arg Arg Glu Ala Glu Asp Leu Gin Vai Gly Gin Vai Glu Leu Gly Gly Gly Pro Gly Ala Gly Ser Leu Gin Pro Leu Ala Leu Glu Gly Ser Leu Gin Lys Arg Gly He Vai Glu Gin Cys Cys Thr Ser He Cys Ser Leu Glu Gin Leu Glu Asn Tyr Cys Asn Phe Vai Asn Gin His Leu Cys Gly Ser His Leu Vai Glu Ala Leu Tyr Leu Vai Cys Gly Glu Arg Gly Phe Tyr Thr Pro Lys Thr Arg Arg Glu Ala Glu Asp Leu Gin Vai Gly Gin Vai Glu Leu Gly Gly Gly Pro Gly Ala Gly Ser Leu Gin Pro Leu Ala Leu Glu Gly Ser Leu Gin Lys Arg Gly He Vai Glu Gin Cys Cys Thr Ser He Cys Ser Leu Glu Gin Leu Glu Asn Tyr Cys Asn 20 20 Аналог инсулина 4 Insulin analogue 4 ДНК DNA TTC GTT AAC CAA CAC TTG TGT GGC TCA CAC CTG GTG GAA GCT CTC GAG СТА GTG TGC GGG GAA CGA GGC TTC ТАС АСА CCC AAG ACC CGC CGG GAG GCA GAG GAC CTG CAG GTG GGG CAG GTG GAG CTG GGC GGG GGC CCT GGT GCA GGC AGC CTG CAG CCC TTG GCC CTG GAG GGG TCC CTG CAG TTC GTT AAC CAA CAC TTG TGT GGC TCA CAC CTG GTG GAA GCT CTC GAG STA GTG TGC GGG GAA CGA GGC TTC TAS ASA CCC AAG ACC CGC CGG GAG GCA GAG GAC CTG CAG GTG GGG CAG GTG GAG CTG GGC GGG GGC CCT GGT GCA GGC AGC CTG CAG CCC TTG GCC CTG GAG GGG TCC CTG CAG 21 21

- 14 045778- 14 045778

AAG CGT GGC ATT GTG GAA САА TGC TGT АСС AGC АТС TGC ТСС СТС GCC CAG CTG GAG ААС ТАС TGC AAC TGA AAG CGT GGC ATT GTG GAA CAA TGC TGT ACC AGC ATS TGC TCC STS GCC CAG CTG GAG AAC TAC TGC AAC TGA Белок Protein Phe Vai Asn Gin His Leu Cys Gly Ser His Leu Vai Glu Ala Leu Glu Leu Vai Cys Gly Glu Arg Gly Phe Tyr Thr Pro Lys Thr Arg Arg Glu Ala Glu Asp Leu Gin Vai Gly Gin Vai Glu Leu Gly Gly Gly Pro Gly Ala Gly Ser Leu Gin Pro Leu Ala Leu Glu Gly Ser Leu Gin Lys Arg Gly He Vai Glu Gin Cys Cys Thr Ser He Cys Ser Leu Ala Gin Leu Glu Asn Tyr Cys Asn Phe Vai Asn Gin His Leu Cys Gly Ser His Leu Vai Glu Ala Leu Glu Leu Vai Cys Gly Glu Arg Gly Phe Tyr Thr Pro Lys Thr Arg Arg Glu Ala Glu Asp Leu Gin Vai Gly Gin Vai Glu Leu Gly Gly Gly Pro Gly Ala Gly Ser Leu Gin Pro Leu Ala Leu Glu Gly Ser Leu Gin Lys Arg Gly He Vai Glu Gin Cys Cys Thr Ser He Cys Ser Leu Ala Gin Leu Glu Asn Tyr Cys Asn 22 22

Пример 2. Экспрессия рекомбинантных аналогов инсулина.Example 2. Expression of recombinant insulin analogues.

Рекомбинантную экспрессию аналогов инсулина по настоящему изобретению под контролем промотра Т7 проводили следующим образом. Е. coli BL21-DE3 (Е. coli В F-dcm ompT hsdS(rB-mB-) gal λDE3) (Novagen, США) трансформировали каждым из векторов экспрессии аналогов инсулина, полученных в примере 1. Трансформацию проводили с применением метода, рекомендованного Novagen, изготовителем Е. coli BL21-DE3. Каждую отдельную колонию, трансформированную векторами экспрессии аналогов инсулина, собирали, засевали в 2Х жидкую среду Лурия (Luria Broth, LB), содержащую 50 мкг/мл ампициллина, и культивировали при 37°С в течение 15 ч. Культуру рекомбинантных Е. coli и 2Х среду LB, содержащую 30% глицерина, смешивали в соотношении 1:1 (об./об.), аликвоты смеси по 1 мл помещали в каждую криопробирку, соответственно, и хранили при -140°С. Полученные клетки использовали как исходные для получения рекомбинантных аналогов инсулина.Recombinant expression of the insulin analogues of the present invention under the control of the T7 promoter was carried out as follows. E. coli BL21-DE3 (E. coli B F-dcm ompT hsdS(rB-mB-) gal λDE3) (Novagen, USA) was transformed with each of the insulin analog expression vectors obtained in example 1. Transformation was carried out using the method recommended Novagen, manufacturer of E. coli BL21-DE3. Each individual colony transformed with insulin analogue expression vectors was collected, inoculated in 2X liquid Luria Broth (LB) medium containing 50 μg/ml ampicillin, and cultured at 37°C for 15 hours. Culture of recombinant E. coli and 2X LB medium containing 30% glycerol was mixed in a 1:1 (v/v) ratio, and 1 ml aliquots of the mixture were placed in each cryovial, respectively, and stored at -140°C. The resulting cells were used as starting materials for the production of recombinant insulin analogues.

Для экспрессии рекомбинантных аналогов инсулина по одной пробирке каждых исходных клеток разводили в 500 мл 2Х LB и инкубировали на водяной бане с шейкером при 37°С в течение 14-16 ч. Инкубацию прекращали при достижении значения OD 5,0 или выше, и полученную культуру использовали в качестве посевной культуры. Посевную культуру засевали в 17 л ферментационной среды с использованием ферментера объемом 50 л (MSJ-U2, В.Е. MARUBISHI, Япония) и начинали первую периодическую ферментацию. Культивирование проводили при 37°С и скорости перемешивания 500 об/мин с подачей воздуха 20 л/мин (1 об./об./мин) и поддержанием рН 6,70 30%-ой аммиачной водой. По мере ферментации при уменьшении количества питательных веществ в культуральной среде ферментацию проводили в подпитываемой культуре, добавляя подпитывающий раствор. Мониторинг роста бактерий проводили по значениям OD, и при достижении значения OD 100 или более вносили IPTG в конечной концентрации 500 мкМ. После внесения культивирование продолжали еще приблизительно 23-25 ч. По завершении культивирования рекомбинантные бактерии выделяли центрифугированием и хранили при 80°С до использования.For the expression of recombinant insulin analogues, one tube of each original cell was diluted in 500 ml of 2X LB and incubated in a water bath with a shaker at 37°C for 14-16 hours. The incubation was stopped when the OD value reached 5.0 or higher, and the resulting culture used as a seed crop. The seed culture was sown in 17 L of fermentation medium using a 50 L fermenter (MSJ-U2, B.E. MARUBISHI, Japan) and the first batch fermentation was started. Cultivation was carried out at 37°C and a stirring speed of 500 rpm with an air supply of 20 l/min (1 rpm) and maintaining a pH of 6.70 with 30% ammonia water. As fermentation progressed and the amount of nutrients in the culture medium decreased, fermentation was carried out in a fed culture by adding a feeding solution. Bacterial growth was monitored by OD values, and IPTG was added at a final concentration of 500 μM when an OD value of 100 or more was reached. After application, cultivation was continued for approximately 23-25 hours. Upon completion of cultivation, recombinant bacteria were isolated by centrifugation and stored at 80°C until use.

Пример 3. Выделение и очистка рекомбинантных аналогов инсулина.Example 3. Isolation and purification of recombinant insulin analogues.

Для выделения и очистки рекомбинантных аналогов инсулина, экспрессированных в примере 2, из трансформантов клетки лизировали, как показано ниже, с последующим рефолдингом для преобразования аналогов инсулина, экспрессированных в форме нерастворимых в воде включений, в водорастворимую форму.To isolate and purify the recombinant insulin analogs expressed in Example 2 from the transformants, cells were lysed as follows, followed by refolding to convert the insulin analogs expressed as water-insoluble inclusions to a water-soluble form.

< 3-1> Выделение и рефолдинг рекомбинантных аналогов инсулина.<3-1> Isolation and refolding of recombinant insulin analogues.

Конкретно, каждый клеточный осадок ресуспендировали в 1 л солюбилизирующего буферного раствора (50 мМ трис-HCl (рН 9,0), 1 мМ EDTA (рН 8,0), 0,2 М NaCl и 0,5% Triton X-100) и клетки лизировали с использованием микрофлюидайзера М-110ЕН (AC Technology Corp. Model M1475C) при давлении 15000 psi (103,4 МПа). Клеточные лизаты центрифугировали при 7000 об/мин и 4°С в течение 20 мин и супернатант удаляли. Полученный осадок ресуспендировали в 3 л промывочного буфера (0,5% Triton X100, 50 мМ трис (рН 8,0), 0,2 М NaCl и 1 мМ EDTA). Проводили центрифугирование при 7000 об/мин и 4°С в течение 20 мин и полученный осадок ресуспендировали в дистиллированной воде с последующим центрифугированием таким же образом. Каждый из полученных осадков ресуспендировали в 400 мл буферного раствора (1 М глицина, 3,78 г цистеина-HCl, рН 10,6) и перемешивали при комнатной температуре в течение 1 ч. Для выделения ресуспендированных рекомбинантных аналогов инсулина к ним добавляли 400 мл 8 М мочевины и перемешивали при 40°С в течение 1 ч. Для рефолдинга солюбилизированных рекомбинантных аналогов инсулина полученную смесь центрифугировали при 7000 об/мин и 4°С в течение 20 мин и отбирали супернатант. Супернатант перемешивали при 4°С в течение 16 ч с добавлением 7,2 л дистиллированной воды с использованием перистальтического насоса при скорости потока 1000 мл/ч.Specifically, each cell pellet was resuspended in 1 L of solubilization buffer solution (50 mM Tris-HCl (pH 9.0), 1 mM EDTA (pH 8.0), 0.2 M NaCl and 0.5% Triton X-100) and cells were lysed using an M-110EN microfluidizer (AC Technology Corp. Model M1475C) at 15,000 psi (103.4 MPa). Cell lysates were centrifuged at 7000 rpm and 4°C for 20 min and the supernatant was removed. The resulting pellet was resuspended in 3 L of wash buffer (0.5% Triton X100, 50 mM Tris (pH 8.0), 0.2 M NaCl and 1 mM EDTA). Centrifugation was carried out at 7000 rpm and 4°C for 20 minutes and the resulting sediment was resuspended in distilled water, followed by centrifugation in the same way. Each of the resulting sediments was resuspended in 400 ml of a buffer solution (1 M glycine, 3.78 g of cysteine-HCl, pH 10.6) and stirred at room temperature for 1 hour. To isolate the resuspended recombinant insulin analogues, 400 ml of 8 M urea and stirred at 40°C for 1 hour. To refold solubilized recombinant insulin analogs, the resulting mixture was centrifuged at 7000 rpm and 4°C for 20 minutes and the supernatant was collected. The supernatant was stirred at 4°C for 16 h with the addition of 7.2 L of distilled water using a peristaltic pump at a flow rate of 1000 ml/h.

- 15 045778 < 3-2> Очистка катионообменной хроматографией.- 15 045778 <3-2> Purification by cation exchange chromatography.

Образцы, в которых был проведен рефолдинг в примере <3-1>, соответствующим образом наносили на катионообменную колонку (Source S, GE Healthcare), уравновешенную буферным раствором с 20 мМ цитрата натрия (рН 2,0), содержащим 45%-й этанол для конъюгации. Белки-аналоги инсулина затем элюировали из колонки с линейным градиентом концентрации от 0% до 100% в 10 объемах колонки с использованием буферного раствора с 20 мМ цитрата натрия (рН 2,0), содержащего 0,5 М хлорида калия и 45%-й этанол.Samples that were refolded in Example <3-1> were suitably applied to a cation exchange column (Source S, GE Healthcare) equilibrated with 20 mM sodium citrate buffer (pH 2.0) containing 45% ethanol for conjugation. Insulin analog proteins were then eluted from the column with a linear concentration gradient from 0% to 100% in 10 column volumes using a 20 mM sodium citrate buffer (pH 2.0) containing 0.5 M potassium chloride and 45% ethanol

< 3-3> Обработка трипсином и карбоксипептидазой В.<3-3> Treatment with trypsin and carboxypeptidase B.

Из образцов, элюированных в примере <3-2>, с использованием обессоливающей колонки удаляли соли с последующей их заменой буферным раствором (10 мМ трис-HCl, рН 8,0). Образцы обрабатывали трипсином в соответствии с молярным отношением 1000 по количеству белка в образце и карбоксипептидазой В в соответствии с молярным отношением 2000 по количеству белка в образце и перемешивали при 16°С в течение 16 ч. Реакцию останавливали, снижая рН до 3,5 с использованием 1 М цитрата натрия (рН 2,0).From the samples eluted in Example <3-2>, salts were removed using a desalting column and then replaced with a buffer solution (10 mM Tris-HCl, pH 8.0). Samples were treated with trypsin at a molar ratio of 1000 based on the amount of protein in the sample and with carboxypeptidase B at a molar ratio of 2000 based on the amount of protein in the sample and stirred at 16°C for 16 hours. The reaction was stopped by reducing the pH to 3.5 using 1 M sodium citrate (pH 2.0).

< 3-4> Очистка катионообменной хроматографией.<3-4> Purification by cation exchange chromatography.

Образцы, в которых была завершена реакция в примере <3-3>, соответствующим образом повторно наносили на катионообменную колонку (Source S, GE Healthcare), уравновешенную буферным раствором с 20 мМ цитрата натрия (рН 2,0), содержащим 45%-й этанол для конъюгации. Белки-аналоги инсулина затем элюировали из колонки с линейным градиентом концентрации от 0% до 100% в 10 объемах колонки с использованием буферного раствора с 20 мМ цитрата натрия (рН 2,0), содержащего 0,5 М хлорида калия и 45%-й этанол < 3-5> Очистка анионообменной хроматографией.Samples that completed the reaction in Example <3-3> were suitably reapplied to a cation exchange column (Source S, GE Healthcare) equilibrated with 20 mM sodium citrate buffer (pH 2.0) containing 45% ethanol for conjugation. Insulin analog proteins were then eluted from the column with a linear concentration gradient from 0% to 100% in 10 column volumes using a 20 mM sodium citrate buffer (pH 2.0) containing 0.5 M potassium chloride and 45% ethanol <3-5> Purification by anion exchange chromatography.

Из образцов, элюированных в примере <3-4>, удаляли соли с использованием обессоливающей колонки с последующей их заменой буферным раствором (10 мМ трис-HCl, рН 7,5). Для выделения чистых аналогов инсулина из полученных таким образом образцов полученные образцы соответствующим образом наносили на анионообменную колонку (Source Q, GE Healthcare), уравновешенную буферным раствором с 10 мМ трис (рН 7,5) для конъюгации. Белки-аналоги инсулина затем элюировали из колонки с линейным градиентом концентрации от 0% до 100% в 10 объемах колонки с использованием буферного раствора с 10 мМ трис (рН 7,5), содержащего 0,5 М хлорида натрия.From the samples eluted in example <3-4>, salts were removed using a desalting column followed by their replacement with a buffer solution (10 mM Tris-HCl, pH 7.5). To isolate pure insulin analogues from the samples thus obtained, the obtained samples were suitably applied to an anion exchange column (Source Q, GE Healthcare) equilibrated with 10 mM Tris buffer solution (pH 7.5) for conjugation. Insulin analogue proteins were then eluted from the column with a linear concentration gradient from 0% to 100% in 10 column volumes using 10 mM Tris buffer (pH 7.5) containing 0.5 M sodium chloride.

Чистоту очищенных аналогов инсулина анализировали белковым электрофорезом (SDS-PAGE) и хроматографией с обращенной фазой и эксклюзионной хроматографией, и результаты показаны на фиг. 1 и 2, соответственно. Кроме того, модификации аминокислот подтверждали пептидным картированием и анализом молекулярной массы каждого пика, и результаты показаны на фиг. 3.The purity of the purified insulin analogues was analyzed by protein electrophoresis (SDS-PAGE) and reverse phase size exclusion chromatography, and the results are shown in FIG. 1 and 2, respectively. In addition, amino acid modifications were confirmed by peptide mapping and molecular weight analysis of each peak, and the results are shown in FIG. 3.

В результате, желаемые целевые модификации аминокислотной последовательности каждого из аналогов инсулина были подтверждены.As a result, the desired target modifications to the amino acid sequence of each of the insulin analogues were confirmed.

П ример 4. Сравнение in vitro-эффекта нативного инсулина и аналогов инсулина.Example 4. Comparison of the in vitro effect of native insulin and insulin analogues.

Для оценки in vitro-эффекта аналогов инсулина, выделенных и очищенных в примере 3, проводили эксперимент способности к абсорбции глюкозы (способности к поглощению глюкозы или синтезу липидов) с использованием клеточной линии мышиного происхождения 3T3-L1 с адипоцитарной дифференцировкой. Клеточную линию 3T3-L1 (АТСС, CL-173) субкультивировали с использованием модифицированной по способу Дульбекко среды Игла (Dulbecco's Modified Eagle's Medium, DMEM, Gibco, номер по каталогу 12430), содержащей 10% сыворотки новорожденных телят (bovine newborn calf serum, NBCS) два-три раза в неделю. Клеточную линию 3T3-L1 суспендировали в дифференцировочной среде (DMEM, содержащая 10% FBS), высевали в 48-луночный планшет в концентрации 5х104 клеток на лунку и культивировали при 37°С в течение 48 ч. Для дифференцировки клеточной линии 3T3-L1 с образованием адипоцитов в дифференцировочную среду добавляли 1 мкг/мл человеческого инсулина (Sigma, номер по каталогу I9278), 0,5 мМ IBMX (3-изобутил-1-метилксантин, Sigma, номер по каталогу I5879) и 1 мкМ дексаметазон (Sigma, номер по каталогу D4902), старую среду удаляли и в каждую лунку вносили по аликвоте полученной смеси в количестве 250 мкл на лунку. Через сорок восемь часов среду заменяли дифференцировочной средой с добавлением только 1 мкг/мл человеческого инсулина. Индукцию дифференцировки клеточной линии 3T3-L1 с образованием адипоцитов затем подтверждали на протяжении периода продолжительностью от 7 до 9 суток, заменяя среду дифференцировочной средой, содержащей 1 мкг/мл человеческого инсулина, с 48-часовыми интервалами.To evaluate the in vitro effect of the insulin analogues isolated and purified in Example 3, a glucose absorption capacity experiment (the ability to absorb glucose or lipid synthesis) was performed using the mouse-derived 3T3-L1 cell line with adipocyte differentiation. The 3T3-L1 cell line (ATCC, CL-173) was subcultured using Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM, Gibco, catalog number 12430) containing 10% bovine newborn calf serum (NBCS). ) two to three times a week. The 3T3-L1 cell line was suspended in differentiation medium (DMEM containing 10% FBS), seeded in a 48-well plate at a concentration of 5x10 4 cells per well and cultured at 37°C for 48 hours. To differentiate the 3T3-L1 cell line with adipocyte formation, 1 μg/ml human insulin (Sigma, catalog no. I9278), 0.5 mM IBMX (3-isobutyl-1-methylxanthine, Sigma, catalog no. I5879), and 1 μM dexamethasone (Sigma, catalog no. I5879) were added to the differentiation medium according to catalog D4902), the old medium was removed and an aliquot of the resulting mixture was added to each well in an amount of 250 μl per well. After forty-eight hours, the medium was replaced with differentiation medium supplemented with only 1 μg/ml human insulin. Induction of differentiation of the 3T3-L1 cell line to form adipocytes was then confirmed over a period of 7 to 9 days by replacing the medium with differentiation medium containing 1 μg/ml human insulin at 48-hour intervals.

Для эксперимента способности к абсорбции глюкозы клетки, завершившие свою дифференцировку с образованием адипоцитов, промывали один раз свободной от сыворотки средой DMEM и затем обрабатывали с использованием 250 мкл свободной от сыворотки среды DMEM в течение 4 ч для удаления из них сыворотки.For the glucose uptake capacity experiment, cells that had completed their differentiation to form adipocytes were washed once with serum-free DMEM and then treated with 250 μL of serum-free DMEM for 4 h to remove serum.

Человеческий инсулин и аналоги инсулина, соответственно, подвергали 10-кратному серийному разведению от 5 мкМ до 0,005 нМ свободной от сыворотки средой DMEM для дальнейшего использования в качестве образцов. Полученные таким образом образцы инсулина вносили в соответствующие лунки в количестве 250 мкл и проводили культивирование при 37°С в течение 24 ч в инкубаторе с 5% CO2. Для оценки количества глюкозы, оставшейся в среде по завершении культивирования, из каждой куль-Human insulin and insulin analogs, respectively, were serially diluted 10-fold from 5 μM to 0.005 nM with serum-free DMEM for further use as samples. The insulin samples thus obtained were added to the corresponding wells in an amount of 250 μl and cultured at 37°C for 24 hours in an incubator with 5% CO 2 . To estimate the amount of glucose remaining in the medium upon completion of cultivation, from each culture

Claims (8)

туры получали образец объемом 200 мкл, разводили его в 5 раз с использованием D-PBS и подвергалиThen, a 200 µl sample was obtained, diluted 5 times using D-PBS, and subjected to GOPOD-анализу (GOPOD Assay Kit, Megazyme, номер по каталогу K-GLUC). Концентрацию оставшейся глюкозы рассчитывали, исходя из оптической плотности стандартного раствора глюкозы, вычисляли соответствующие значения EC50 относительно способности к поглощению глюкозы под действием аналогов инсулина, и результаты показаны в табл. 4 ниже.GOPOD analysis (GOPOD Assay Kit, Megazyme, catalog number K-GLUC). The concentration of remaining glucose was calculated from the optical density of a standard glucose solution, the corresponding EC50 values were calculated relative to the glucose uptake capacity of insulin analogues, and the results are shown in Table 1. 4 below. Таблица 4Table 4 Способность к поглощению глюкозы (по сравнению с нативным инсулином) (%)Glucose uptake capacity (compared to native insulin) (%) Нативный человеческий инсулин 100Native human insulin 100 Аналог инсулина 1 238,4Insulin analogue 1 238.4 Аналог инсулина 2 241,7Insulin analogue 2 241.7 Аналог инсулина 3 705Insulin analogue 3 705 Как показано в табл. 4, аналог инсулина 1 продемонстрировал повышение способности к поглощению глюкозы на 238,4%, аналог инсулина 2 продемонстрировал повышение на 241,7% и аналог инсулина 3 продемонстрировал повышение на 705% по сравнению с нативным инсулином, соответственно.As shown in table. 4, insulin analog 1 showed a 238.4% increase in glucose uptake capacity, insulin analog 2 showed a 241.7% increase, and insulin analog 3 showed a 705% increase compared to native insulin, respectively. На основании представленных выше результатов было подтверждено, что аналоги инсулина по настоящему изобретению демонстрируют выдающийся in vitro-эффект, в 2-7 раз превосходящий эффект нативного инсулина, и эти результаты демонстрируют, что указанные аналоги инсулина могут иметь существенно увеличенный период полувыведения из сыворотки in vivo и могут, таким образом, быть представлены в форме стабильных инсулиновых композиций и эффективно использованы в качестве терапевтических агентов для лечения диабета.Based on the results presented above, it has been confirmed that the insulin analogs of the present invention exhibit outstanding in vitro effects, 2-7 times superior to those of native insulin, and these results demonstrate that these insulin analogs can have a significantly increased serum half-life in vivo and can thus be presented in the form of stable insulin compositions and effectively used as therapeutic agents for the treatment of diabetes. Специалистам в данной области будет ясно, что настоящее изобретение может быть воплощено в других конкретных формах без выхода за рамки его сущности или основных признаков. Описанные воплощения следует рассматривать во всех отношениях только как наглядные и не ограничивающие. Таким образом, объем настоящего изобретения определен приложенной формулой изобретения, но не предшествующим описанием. Все изменения в рамках значения и диапазона эквивалентности формулы изобретения следует рассматривать как включенные в объем настоящего изобретения.Those skilled in the art will appreciate that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from its spirit or essential features. The described embodiments are to be considered in all respects only as illustrative and non-limiting. Accordingly, the scope of the present invention is defined by the appended claims and not by the preceding description. All changes within the meaning and range of equivalence of the claims are to be considered as included within the scope of the present invention. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Пептид проинсулин, содержащий А-цепь с SEQ ID NO: 3, указанную в следующей общей формуле 1, и В-цепь с SEQ ID NO: 4, указанную в следующей общей формуле 2, где аналог инсулина, содержащий А-цепь и В-цепь, может образовываться при процессинге указанного пептида проинсулина:1. A proinsulin peptide comprising an A chain of SEQ ID NO: 3 as set forth in the following general formula 1 and a B chain of SEQ ID NO: 4 as set forth in the following general formula 2, wherein an insulin analogue containing an A chain and The B-chain can be formed during the processing of the indicated proinsulin peptide: (общая формула 1)(general formula 1) Xaa1-Ile-Val-Glu-Xaa2-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Xaa3-Leu-Xaa4-Gln-Xaa5-Glu-Asn-Xaa6-Cys-Xaa7 (SEQ ID NO: 3), (общая формула 2)Xaa1-Ile-Val-Glu-Xaa2-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Xaa3-Leu-Xaa4-Gln-Xaa5-Glu-Asn-Xaa6-Cys-Xaa7 (SEQ ID NO: 3), ( general formula 2) Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Xaa8-Leu-Val-Cys-Gly-Glu-Arg-GlyPhe-Xaa9-Tyr-Xaa10-Xaa11-Lys-Thr (SEQ ID NO: 4), где:Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Xaa8-Leu-Val-Cys-Gly-Glu-Arg-GlyPhe-Xaa9-Tyr- Xaa10-Xaa11-Lys-Thr (SEQ ID NO: 4), where: (а) в А-цепи с SEQ ID NO: 3 Xaa1 представляет собой глицин, Хаа2 представляет собой глутамин, Хаа3 представляет собой серин, Хаа4 представляет собой аспарагиновую кислоту, Хаа5 представляет собой лейцин, Хаа6 представляет собой тирозин и Хаа7 представляет собой аспарагин; и в В-цепи с SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 представляет собой фенилаланин, Xaa10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин.(a) in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is aspartic acid, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine and Xaa7 is asparagine; and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is phenylalanine, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline. 2. Нуклеиновая кислота, кодирующая пептид проинсулин по п.1.2. Nucleic acid encoding the proinsulin peptide according to claim 1. 3. Рекомбинантный вектор экспрессии, содержащий нуклеиновую кислоту по п.2.3. Recombinant expression vector containing the nucleic acid according to claim 2. 4. Клетка-хозяин, содержащая рекомбинантный вектор экспрессии по п.3.4. A host cell containing the recombinant expression vector according to claim 3. 5. Клетка-хозяин по п.4, представляющая собой Е. coli.5. The host cell according to claim 4, which is E. coli. 6. Способ получения аналога инсулина, включающий:6. A method for producing an insulin analogue, including: а) получение рекомбинантного вектора экспрессии, содержащего нуклеиновую кислоту, кодирующую пептид проинсулин по п.1;a) obtaining a recombinant expression vector containing a nucleic acid encoding the proinsulin peptide according to claim 1; б) трансформирование клетки-хозяина рекомбинантным вектором экспрессии и получение её трансформанта;b) transforming the host cell with a recombinant expression vector and obtaining its transformant; в) культивирование трансформанта и экспрессию нуклеиновой кислоты, кодирующей пептид проинсулин; иc) cultivation of the transformant and expression of the nucleic acid encoding the proinsulin peptide; And г) выделение и очистку экспрессированного пептида проинсулина, и затем его процессинг с получением аналога инсулина.d) isolating and purifying the expressed proinsulin peptide, and then processing it to produce an insulin analogue. 7. Способ по п.6, где трансформант представляет собой Е. coli.7. The method according to claim 6, where the transformant is E. coli. 8. Способ по п.6, где стадия (г) включает:8. The method according to claim 6, where step (d) includes: --
EA202291308 2015-08-28 2016-08-29 NEW INSULIN ANALOGUES AND THEIR APPLICATION EA045778B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2015-0121819 2015-08-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA045778B1 true EA045778B1 (en) 2023-12-26

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10647753B2 (en) Insulin analogs and use thereof
RU2764197C1 (en) Insulin analogues with reduced affinity to insulin receptor and their use
KR102406654B1 (en) long acting insulin and use thereof
JP2018508504A (en) Sustained insulin or insulin analogue conjugate
JP2020534855A (en) Persistent single-chain insulin analogs and their conjugates
KR20160001391A (en) Novel long acting insulin analog and use thereof
EA045778B1 (en) NEW INSULIN ANALOGUES AND THEIR APPLICATION
EA041658B1 (en) NEW INSULIN ANALOGUES AND THEIR APPLICATIONS
RU2337964C2 (en) RECOMBINANT PLASMID DNA pAS-2 ENCODING HUMAN BEING PROINSULIN POLYPEPTIDE Aspart AND STRAIN OF BACTERIA Escherichia coli BAS2-RECOMBINANT PROINSULIN Aspart PRODUCER
JP4512222B2 (en) Betacellulin variant
RU2515115C1 (en) RECOMBINANT PLASMID DNA pHIG05, CODING HYBRID PROTEIN WITH HUMAN PROINSULIN Glargine, CELL Escherichia coli, TRANSFORMED BY RECOMBINANT PLASMID DNA PHIG05, AND STRAIN OF BACTERIA Escherichia coli JM109/pHIG05-PRODUCENT OF HYBRID PROTEIN WITH HUMAN PROINSULIN Glargine