ES2218622T3 - Derivados de insulina con actividad de union al zinc incrementada. - Google Patents
Derivados de insulina con actividad de union al zinc incrementada.Info
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Abstract
LOS DERIVADOS DE INSULINA CON UN NUMERO MAYOR DE ENLACES DE ZINC, DONDE Z ES UN RESTO DE HISTIDINA O UN PEPTIDO CON ENTRE 2 Y 35 RESTOS DE AMINOACIDOS CODIFICABLES GENETICAMENTE, QUE CONTIENEN ENTRE 1 Y 5 RESTOS DE HISTIDINA, SON APROPIADOS PARA LA PREPARACION DE PREPARACIONES FARMACEUTICAS PARA EL TRATAMIENTO DE LA DIABETES. LAS INSULINAS DE FORMULA I FORMAN COMPLEJOS CON EL ZINC, CONTENIENDO UN HEXAMERO DE INSULINA Y APROXIMADAMENTE ENTRE 5 Y 9 MOLES DE ZINC POR HEXAMERO.
Description
Derivados de insulina con actividad de unión al
zinc incrementada.
La farmacocinética de insulina aplicada por vía
subcutánea depende de su comportamiento de asociación. La insulina
forma hexámeros en solución acuosa neutra. Cuando la insulina quiere
acceder desde el tejido a la corriente sanguínea y al lugar de
acción, la insulina ha de atravesar primeramente las paredes de los
capilares. Se supone que esto sólo es posible para insulina monómera
y para insulina dímera - pero nada o muy poco para insulina hexámera
o compuestos asociados de elevado peso molecular (Brange et
al., Diabetes Care: 13 (1990), páginas 923-954;
Kang et al. Diabetes Care: 14 (1991), páginas
942-948). Por lo tanto, la disociación del hexámero
es una premisa para la rápida transición desde el tejido subcutáneo
a la corriente sanguínea.
El comportamiento de asociación y agregación de
insulina se ve afectado por zinc^{++}, lo que conduce a una
estabilización del hexámero y, en el caso de valores del pH en torno
al punto neutro, a la formación de agregados de elevado peso
molecular hasta la precipitación. Sin embargo, el zinc^{++} como
aditivo a una solución de insulina humana no tamponada (pH 4) afecta
muy poco al perfil de acción. A pesar de que una solución de este
tipo es neutralizada rápidamente tras la inyección en el tejido
subcutáneo y se forman complejos de insulina-zinc,
la unión natural de zinc a insulina humana no es suficiente para
estabilizar hexámeros y agregados superiores. Por lo tanto, mediante
la adición de zinc^{++} no se demora esencialmente la liberación
de la insulina humana y no se consigue un fuerte efecto de depósito.
Hexámeros de insulina conocidos muestran un contenido de
aproximadamente 2 moles de zinc^{++} por mol de hexámero de
insulina (Blundell et al., Adv. Protein Chem.: 26 (1972),
páginas 323-328). Dos iones zinc por hexámero de
insulina están tan firmemente unidos con el hexámero de insulina que
no se pueden separar mediante una diálisis usual. Ciertamente, se
han descrito los denominados cristales de
4-zinc-insulina, pero estos
cristales contienen, por término medio, sólo menos de tres moles de
zinc^{++} por mol de hexámero de insulina (G.D. Smith et
al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA: 81, páginas
7093-7097).
Es misión de la presente invención encontrar
derivados de insulina que presenten una capacidad incrementada de
unión a zinc, que formen un complejo estable que contiene hexámero
de insulina y zinc^{++} y que muestren un perfil de acción
retardado en la inyección subcutánea en comparación con insulina
humana.
Se han encontrado ahora insulinas de la fórmula
I,
y/o sales fisiológicamente compatibles de las
insulinas de la fórmula I, que cumplen los criterios antes
mencionados y que se caracterizan
porque
R^{1} representa un resto fenilalanina o un
átomo de hidrógeno,
R^{3} representa un resto aminoácido
genéticamente codificable,
Y representa un resto aminoácido genéticamente
codificable,
Z representa
- a)
- el resto aminoácido His o
- b)
- un péptido con 2 a 35 restos aminoácidos genéticamente codificables, que contiene 1 a 5 restos histidina,
y los restos A2-A20 corresponden
a la secuencia de aminoácidos de la cadena A de insulina humana,
insulina animal o un derivado de insulina, y los restos
B2-B29 corresponden a la secuencia de aminoácidos de
la cadena B de insulina humana, insulina animal o un derivado de
insulina.
Es especialmente preferida una insulina de la
fórmula I, en donde
R^{1} representa un resto fenilalanina,
R^{3} representa un resto aminoácido del grupo
Asn, Gly, Ser, Thr, Ala, Asp, Glu y Gln,
Y representa un resto aminoácido del grupo Ala,
Thr, Ser y His,
Z representa
- a)
- el resto aminoácido His o
- b)
- un péptido con 4 a 7 restos aminoácidos, que contiene 1 ó 2 restos histidina.
Además, se prefiere una insulina de la fórmula I,
en donde
R^{1} representa un resto fenilalanina,
R^{3} representa un resto aminoácido del grupo
Asn, Gly, Ser, Thr, Ala, Asp, Glu y Gln,
Y representa un resto aminoácido del grupo Ala,
Thr, Ser y His,
Z representa
- a)
- el resto aminoácido His o
- b)
- un péptido con 2 a 7 restos aminoácidos, que contiene 1 ó 2 restos histidina.
Es particularmente preferida una insulina de la
fórmula I, en donde
Z representa un péptido con 1 a 5 restos
aminoácidos, que contiene 1 ó 2 restos histidina.
Es particularmente preferida una insulina de la
fórmula I, en donde
R^{1} representa un resto fenilalanina,
R^{3} representa un resto aminoácido del grupo
Asn y Gly,
Y representa un resto aminoácido del grupo Thr y
His, y
Z representa un péptido con 1 a 5 restos
aminoácidos, que contiene 1 ó 2 restos histidina.
Además, se prefiere una insulina de la fórmula I,
en donde
R^{1} representa un resto fenilalanina, R^{3}
representa un resto glicina, Y representa un resto treonina y Z
representa un péptido con 1 a 5 restos aminoácidos, que contiene 1 ó
2 restos histidina.
Es muy particularmente preferida una insulina de
la fórmula I, en donde Z representa un péptido con la secuencia His
His, His His Arg, Ala His His, Ala His His Arg, Ala Ala His His Arg
o Ala Ala His His.
La secuencia de aminoácidos de péptidos y
proteínas se designa comenzando desde el extremo
N-terminal de la cadena de aminoácidos. Los datos
que figuran entre paréntesis en la fórmula I, por ejemplo A1, A6,
A7, A11, A20, B1, B7, B19 o B30, corresponden a la posición de
restos aminoácidos en las cadenas A o B de la insulina.
La expresión "resto aminoácido genéticamente
codificable" representa los restos de los aminoácidos Gly, Ala,
Ser, Thr, Val, Leu, Ile, Asp, Asn, Glu, Gln, Cys, Met, Arg, Lys,
His, Tyr, Phe, Trp, Pro y selenocisteína.
Por las expresiones "restos
A2-A20" y "restos B2-B29" de
insulina animal se entienden, por ejemplo, las secuencias de
aminoácidos de insulina de ganado vacuno, cerdos o gallinas.
Las expresiones "restos
A2-A20" y "restos B2-B29" de
derivados de insulina representan las correspondientes secuencias de
aminoácidos de insulina humana que son formadas por el intercambio
de aminoácidos por otros aminoácidos genéticamente codificables.
La cadena A de insulina humana tiene la siguiente
secuencia (Seq Id nº 1):
La cadena B de insulina humana tiene la siguiente
secuencia (Seq Id nº 2):
El derivado de insulina de la fórmula I se puede
formar con ayuda de una pluralidad de construcciones de tecnología
genética en microorganismos (documentos EP 0 489 780, EP 0 347 781,
EP 0 368 187, EP 0 453 969). Las construcciones de tecnología
genética se expresan en microorganismos tales como Escherichia
coli o estreptomicetos durante la fermentación. Las
proteínas formadas se acumulan en el interior de los microorganismos
(documento EP 0 489 780) o se secretan en la solución de
fermentación.
Insulinas a título de ejemplo de la fórmula I
son:
Gly(A21)-insulina
humana-His(B31)-His(B32)-OH
Gly(A21)-insulina
humana-His(B31)-His(B32)-Arg(B33)-OH
Gly(A21)-insulina
humana-Ala(B31)-His(B32)-His(B33)-OH
Gly(A21)-insulina
humana-Ala(B31)-His(B32)-His(B33)-Arg-(B34)-OH
Gly(A21)-insulina
humana-Ala(B31)-Ala(B32)-His(B33)-His-(B34)-OH
Gly(A21)-insulina
humana-Ala(B31)-Ala(B32)-His(B33)-His-(B34)-Arg(B35)-OH
La preparación de los derivados de insulina de la
fórmula I se efectúa, principalmente, por tecnología genética
mediante mutagénesis dirigida al lugar según métodos estándares.
Para ello, se construye una estructura de gen que codifica el
derivado de insulina de la fórmula I deseado y se expresa en una
célula hospedante - preferentemente en una bacteria, tal como E.
coli, o en una levadura, en particular Saccharomyces
cerevisiae - y - en el caso de que la estructura del gen
codifique una proteína de fusión - se libera de la proteína de
fusión el derivado de insulina de la fórmula I; métodos análogos se
describen, por ejemplo, en los documentos
EP-A-0 211 299,
EP-A-0 227 938,
EP-A-0-229 998,
EP-A-0 286 956 y en la solicitud de
patente alemana P 38 21 159.
La separación de la porción de proteína de fusión
se efectúa después de la disgregación de la célula por vía química
mediante cianuro de halógeno - véase el documento
EP-A-0 180 920 - o por vía
enzimática mediante lisostafina o tripsina - véase el documento
DE-A-37 39 347.
El precursor de insulina se somete entonces a la
sulfitolisis oxidativa según el método descrito, por ejemplo, por
R.C. Marshall y A.S. Inglis en "Practical Protein Chemistry - A
Handbook" (compilador A. Darbre) 1986, páginas
49-53 y a continuación se renaturaliza en presencia
de un tiol con formación de los puentes disulfuro correctos, por
ejemplo según el método descrito por G.H. Dixon y A.C. Wardlow en
Nature (1960), páginas 721-724. Sin embargo, los
precursores de insulina también se pueden plegar de forma directa
(documentos EP-A-0 600 372;
EP-A-0 668 292).
EP-A-0 668 292).
El péptido C se elimina mediante separación
tríptica - por ejemplo según el método de Kemmler et al.,
J.B.C. (1971), páginas 6786-6791, y el derivado de
insulina de fórmula I se purifica mediante técnicas conocidas, tales
como cromatografía - por ejemplo, documento
EP-A-0 305 760 - y
cristalización.
La invención se refiere, además, a complejos que
contienen un hexámero de insulina y aproximadamente 5 a 9 moles de
zinc por hexámero de insulina, preferentemente 5 a 7 moles de
zinc^{++} por hexámero de insulina, consistiendo el hexámero de
insulina en seis moléculas de insulina de la fórmula I.
La unión del zinc al hexámero de insulina es tan
firme que los 5 a 9 moles de zinc^{++} por mol de hexámero de
insulina no pueden ser separados mediante diálisis usual durante 40
horas, por ejemplo con un tampón Tris/HCl 10 mM acuoso, pH 7,4.
Las insulinas de la fórmula I muestran después de
la aplicación subcutánea, en calidad de un preparado esencialmente
exento de zinc (pH 4), una escasa demora del efecto en comparación
con la insulina humana. Después de la adición de aproximadamente 20
\mug de zinc^{2+}/ml de preparado, se observa, después de la
aplicación subcutánea, ya una aparición retardada del efecto. La
demora del efecto se observa preferentemente en el caso de 40 \mug
de zinc^{2+}/ml. Concentraciones de zinc superiores refuerzan
este efecto.
La invención de refiere, además, a
pre-proinsulina de la fórmula II,
(II)R^{2}-R^{1}-B2-B29-Y-Z^{1}-Gly-A2-A20-R^{3}
en donde R^{3} e Y están definidos como en la
fórmula I de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 6,
y
R^{1} representa un resto fenilalanina o un
enlace covalente, y
R^{2} representa
- a)
- un resto aminoácido genéticamente codificable o
- b)
- un péptido con 2 a 45 restos aminoácidos, y los restos A2-A20 y B2-B29 corresponden a las secuencias de aminoácidos de las cadenas A y B de insulina humana, insulina animal o un derivado de insulina, y en donde
Z^{1} significa un péptido con 2 a 40 restos
aminoácidos, genéticamente codificables, con 1 a 5 restos histidina
(His).
La proinsulina de la fórmula II se adecua como
compuesto intermedio en la preparación de las insulinas de la
fórmula I.
Se prefieren proinsulinas de la fórmula II, en
donde
R^{2} representa un péptido con 2 a 25 restos
aminoácidos.
Son particularmente preferidas proinsulinas de la
fórmula II, en donde
R^{2} representa un péptido con 2 a 15 restos
aminoácidos, en donde en el extremo carboxilo se encuentra un resto
aminoácido del grupo Met, Lys y Arg.
Los derivados de insulina de la fórmula I de
acuerdo con la invención y/o los complejos que contienen un hexámero
de insulina y 5 a 9 moles de zinc^{++} por hexámero y/o sus sales
fisiológicamente compatibles (por ejemplo las sales de metales
alcalinos o de amonio) se utilizan principalmente como sustancias
activas para un preparado farmacéutico para el tratamiento de la
diabetes, en particular de la diabetes mellitus.
El preparado farmacéutico es preferiblemente una
solución o suspensión para fines de inyección; se caracteriza por un
contenido en al menos un derivado de insulina de la fórmula I y/o el
complejo de acuerdo con la invención y/o al menos una de sus sales
fisiológicamente compatibles en forma disuelta, amorfa y/o
cristalina - preferentemente en forma disuelta -.
El preparado presenta preferentemente un valor
del pH de aproximadamente 2,5 a 8,5, en particular de
aproximadamente 4,0 a 8,5, contiene un agente isotónico adecuado, un
agente conservante adecuado y, eventualmente, un tampón adecuado,
así como, preferentemente, también una determinada concentración de
iones zinc, todo ello naturalmente en solución acuosa estéril. La
totalidad de los componentes del preparado, a excepción de la
sustancia activa, forma el soporte del preparado.
Preparados que contienen soluciones de la
insulina de la fórmula I presentan un valor del pH de 2,5 a 4,5, en
particular de 3,5 a 4,5, de preferencia 4,0. Preparados que
contienen suspensiones de insulina de la fórmula I presentan un
valor del pH de 6,5 a 8,5, en particular de 7,0 a 8,0,
preferentemente 7,4.
Agentes isotónicos adecuados son, por ejemplo,
glicerol, glucosa, manita, NaCl, compuestos de calcio o magnesio,
tales como CaCl_{2} o MgCl_{2}.
Mediante la elección del agente isotónico y/o de
la sustancia conservante, se influye sobre la solubilidad del
derivado de insulina o de su sal fisiológicamente compatible en los
valores del pH débilmente ácidos.
Agentes conservantes adecuados son, por ejemplo,
fenol, m-cresol, alcohol bencílico y/o éster de
ácido p-hidroxibenzoico.
Como sustancias tampón, en particular para el
ajuste de un valor del pH entre aproximadamente 4,0 y 8,5, se pueden
utilizar, por ejemplo, acetato de sodio, citrato de sodio o fosfato
de sodio. Por lo demás, para el ajuste del valor del pH son también
adecuados ácidos diluidos fisiológicamente inocuos (típicamente HCl)
o bases (típicamente NaOH).
Cuando el preparado posee un contenido en zinc,
éste se prefiere que sea de 1 \mug a 2 mg de zinc^{++}/ml, en
particular de 5 \mug a 200 \mug de zinc/ml.
Con el fin de la variación del perfil de acción
del preparado de acuerdo con la invención, también puede aportarse
por mezcladura insulina no modificada, preferentemente insulina de
ganado vacuno, cerdo o humana, en particular insulina humana, o
insulinas modificadas, por ejemplo insulinas monómeras, insulinas de
rápido efecto o
Gly(A21)-Arg(B31)-Arg(B32)-insulina
humana.
Concentraciones de sustancia activa preferidas
son aquellas correspondientes a aproximadamente
1-1500, más de preferencia aproximadamente
5-1000 y, en particular, aproximadamente
40-400 unidades internacionales/ml.
La preparación del sistema de expresión se
efectuó en esencia de acuerdo con el documento US 5.358.857. Allí se
describen también los vectores pINT 90d y pINT 91d (véase el Ejemplo
17) y los cebadores de PCR TIR e Insu11. Estos cuatro componentes
sirven, entre otros, como material de partida para las
construcciones de vectores descritas en lo que sigue.
Primeramente se introduce en la secuencia que
codifica la mini-proinsulina el codón para
Gly(A21). Para ello, se utiliza como molde pINT 91d y se
lleva a cabo una reacción de PCR con los cebadores TIR e Insu31.
Insu31 (seq Id nº 10):
El ciclo de PCR se lleva a cabo como sigue.
1^{er} minuto, 94ºC, 21 minuto, 55ºC, 3^{er} minuto, 72ºC. Este
ciclo se repite 25 veces y luego se incuba durante 7 minutos a 72ºC
y a continuación durante una noche a 41ºC.
El fragmento PCR resultante se precipita en
etanol para la purificación, se seca y a continuación se digiere en
el tampón de restricción de manera correspondiente a los datos del
fabricante con las enzimas de restricción NcO1 y Sal1. La mezcla de
reacción se separa a continuación por electroforesis en gel y se
aisla el fragmento
NcO1-pre-proinsulina-Sal1.
El ADN del plásmido pINT 90d se separa asimismo con NcO1 y Sal1 y el
fragmento de proinsulina de mono se libera de esta forma del
plásmido residual pINT. Los dos fragmentos se separan por
electroforesis en gel y se aisla el ADN del plásmido residual. Este
ADN se hace reaccionar con el fragmento
NcO1-Sal1-PCR en una reacción con
ligasa. De esta forma, se obtiene el plásmido pINT 150d que, después
de la transformación en E. coli, se multiplica allí y a
continuación se reaísla.
El ADN del plásmido pINT 150d sirve como material
de partida para el plásmido pINT 302 que permite la preparación de
la variante de insulina deseada.
Para la construcción de este plásmido, se sigue
el camino descrito en el documento US 5.358.857 (véase el Ejemplo
6). Para ello, se llevan a cabo dos reacciones de PCR independientes
entre sí, para las que sirve el ADN del plásmido pINT 150d como
molde. Una de las reacciones se lleva a cabo con el par de cebadores
TIR y pINT B5 (Seq Id nº 11):
y la otra reacción con el par de cebadores Insu11
y pINT B6 (Seq Id nº
12):
Los fragmentos de PCR que resultan son
parcialmente complementarios, de modo que conducen, en una tercera
reacción de PCR, a un fragmento que codifica una
mini-pro-insulina Gly(A21)
prolongada en las posiciones B31 y B32. Este fragmento se separa con
NcO1 y Sal1 y, a continuación, se hace reaccionar con el ADN del
plásmido residual pINT 90d descrito en una reacción con ligasa, para
dar el plásmido pINT 302. A continuación, una E. coli K12
W31110 transformada con este plásmido se fermenta y se elabora como
en el Ejemplo 4 del documento US 5.227.293. El derivado de
pre-proinsulina obtenido como producto intermedio
(antes de la separación de tripsina) tiene la siguiente secuencia de
aminoácidos:
Pre-proinsulina 1 (Seq Id nº
3):
La pre-proinsulina 1 corresponde
a la fórmula II, en que
R^{2} es un péptido con 11 restos
aminoácidos,
R^{1} es Phe(B1),
Y es Thr(B30),
Z^{1} es His His Arg
(B31-B33),
R^{3} es Gly(A21) y
A2-A20 son la secuencia de
aminoácidos de la cadena A de insulina humana (restos de aminoácidos
2 a 20), y B2-B29 son la secuencia de aminoácidos de
la cadena B de la insulina humana (restos de aminoácidos 2 a
29).
La pre-proinsulina 1 se separa
con tripsina como en el documento US 5.227.293 de acuerdo con el
Ejemplo 4. El producto obtenido se hace reaccionar a continuación
con carboxipeptidasa B de acuerdo con el Ejemplo 11 para dar
insulina 1. La insulina 1 corresponde a la fórmula I, en donde
R^{1} es Phe (B1),
Y es Thr (B30),
Z es His His (B31-B32),
R^{3} es Gly (A21) y
A2-A20 son la secuencia de
aminoácidos de la cadena A de insulina humana (restos aminoácidos 2
a 20) y B2-B29 son la secuencia de aminoácidos de la
cadena B de insulina humana (restos aminoácidos 2 a 29).
La insulina 1 tiene la siguiente secuencia de
aminoácidos:
Insulina 1 (Seq Id nº 4):
(puentes disulfuro representados como en la
fórmula
I)
El vector de expresión se construye de manera
correspondiente al Ejemplo 1. El plásmido pINT 150d sirve como molde
para dos reacciones PCR independientes entre sí con los pares de
cebadores TIR y pINT B7 (Seq Id nº 13).
o Insu 11 y pINT B8 (Seq Id nº
14):
Los fragmentos de PCR, a los que conducen las dos
reacciones, son parcialmente complementarios y proporcionan, en una
tercera reacción de PCR, la secuencia completa que codifica la
variante de insulina deseada. El fragmento de la reacción se trata
con las enzimas NcO1 y Sal1 y a continuación se liga en el plásmido
residual abierto NcO1/Sal1 del ADN de pINT 90d. Se forma el plásmido
pINT 303 que, después de la transformación de E. coli K12
W3110, sirve como base para la expresión de la
pre-miniproinsulina deseada. La fermentación y
elaboración se efectúa como en el Ejemplo 1, suprimiéndose la
reacción con carboxipeptidasa B.
El derivado de pre-proinsulina
obtenido tiene la siguiente secuencia de aminoácidos:
Pre-proinsulina 2 (Seq Id nº
5):
La pre-proinsulina 2 corresponde
a la fórmula II, en la que
R^{1} es Phe (B1),
R^{2} es un péptido con 11 restos
aminoácidos,
Y es Thr (B30),
Z^{1} es Ala His His Arg
(B31-B34),
R^{3} es Gly (A21) y
A2-A20 son la secuencia de
aminoácidos de la cadena A de la insulina humana (restos aminoácidos
2 a 20) y B2-B29 son la secuencia de aminoácidos de
la cadena B de insulina humana (restos aminoácidos 2 a 29).
La pre-proinsulina 2 se hace
reaccionar, a continuación, con tripsina para dar insulina 2. La
insulina 2 corresponde a la fórmula II, en la que
R^{1} es Phe (B1),
Y es Thr (B30),
Z^{1} es Ala His His Arg
(B31-B34),
R^{3} es Gly (A21) y
A2-A20 son la secuencia de
aminoácidos de la cadena A de insulina humana (restos aminoácidos 2
a 20) y B2-B29 son la secuencia de aminoácidos de la
cadena B de insulina humana (restos aminoácidos 2 a 29).
La insulina 2 tiene la siguiente secuencia de
aminoácidos:
Insulina 2 (Seq Id nº 6):
(puentes disulfuro representados como en la
fórmula
I).
El vector de expresión se construye de manera
correspondiente al Ejemplo 1.
El plásmido pINT 150d sirve como molde para dos
reacciones de PCR independientes entre sí con los pares de cebadores
TIR y pINT 316a (Seq Id nº 15):
o Insu11 y pINT 316b (Seq Id nº
16):
Los fragmentos de PCR, a los que conducen las dos
reacciones, son parcialmente complementarios y proporcionan, en una
tercera reacción de PCR, la secuencia completa que codifica la
variante de insulina deseada. El fragmento de la reacción se trata
con las enzimas NcO1 y Sal1 y a continuación se liga en el plásmido
residual abierto NcO1/Sal1 del ADN de pINT 90d. Se forma el plásmido
pINT 316 que, después de la transformación de E. coli K12
W3110, sirve como base para la expresión de la
pre-miniproinsulina deseada. La fermentación y
elaboración se efectúa como en el Ejemplo 1, suprimiéndose la
reacción con carboxipeptidasa B.
La pre-proinsulina 3 obtenida
tiene la siguiente secuencia de aminoácidos:
Pre-proinsulina 3 (Seq Id nº
7):
La pre-proinsulina 3 corresponde
a la fórmula II, en la que
R^{1} es Phe (B1),
R^{2} es un péptido con 11 restos
aminoácidos,
Y es Thr (B30),
Z^{1} es Ala Ala His His Arg
(B31-B35),
R^{3} es Gly (A21) y
A2-A20 son la secuencia de
aminoácidos de la cadena A de la insulina humana (restos aminoácidos
2 a 20) y B2-B29 son la secuencia de aminoácidos de
la cadena B de insulina humana (restos aminoácidos 2 a 29).
La pre-proinsulina 3 se hace
reaccionar a continuación con tripsina y carboxipeptidasa B como en
el Ejemplo 11 para dar insulina 3. La insulina 3 corresponde a la
fórmula I, en la que
R^{1} es Phe (B1),
Y es Thr (B30),
Z es Ala Ala His His
(B31-B34),
R^{3} es Gly (A21) y
A2-A20 son la secuencia de
aminoácidos de la cadena A de la insulina humana (restos aminoácidos
2 a 20) y B2-B29 son la secuencia de aminoácidos de
la cadena B de insulina humana (restos aminoácidos 2 a 29).
La insulina 3 tiene la siguiente secuencia de
aminoácidos:
Insulina 3 (Seq Id nº 8):
(puentes disulfuro representados como en la
fórmula
I).
La insulina 4 corresponde a la fórmula I, en la
que
R^{1} es Phe (B1),
Y es Thr (B30),
Z es Ala His His (B31-B33),
R^{3} es Gly (A21) y
A2-A20 son la secuencia de
aminoácidos de la cadena A de la insulina humana (restos aminoácidos
2 a 20) y B2-B29 son la secuencia de aminoácidos de
la cadena B de insulina humana (restos aminoácidos 2 a 29).
La insulina 4 tiene la siguiente secuencia de
aminoácidos:
Insulina 4 (Seq Id nº 9):
(puentes disulfuro representados como en la
fórmula
I).
Un preparado de insulina (insulina humana 0,243
mM, NaCl 0,13 M, fenol al 0,1%, 80 \mug/ml (1,22 mM) de
zinc^{++}, Tris/HCl 10 mM, pH 7,4) se dializa a 151C frente a
Tris/HCl 10 mM pH 7,4 en total durante 40 horas (cambio del tampón
después de 16 h y 24 h). Después, los dializados se acidifican, y la
concentración de insulina se determina mediante HPLC y el zinc
mediante espectroscopía por absorción atómica. Los valores de zinc
se corrigen con el contenido en zinc de una tanda testigo que no
contiene nada de insulina. La Tabla 1 muestra los resultados:
Insulina comparativa | mol de Zn/mol de hexámero de insulina |
Insulina humana (HI) | 1,98 |
Gly(A21)Des(B30)-HI | 1,8 |
Gly(A21)Arg(B31)-Arg(B32)-HI | 2,1 |
Insulinas de la fórmula I de acuerdo con la
invención:
Insulina de la fórmula I | mol de Zn/mol de hexámero de insulina |
Gly(A21)His(B31)His(B32)-HI | 6,53 |
Gly(A21)His(B31)His(B32)Arg(B33)-HI | 5,29 |
Gly(A21)Ala(B31)His(B32)His(B33)-HI | 6,73 |
Gly(A21)Ala(B31)His(32)His(B33)Arg(B34)-HI | 5,01 |
Aplicación: subcutánea
Dosis: 0,3 UI/kg; pH del preparado, 4,0
El número de perros (n) por ensayo es 6.
La Tabla 2 muestra la glucosa en sangre en % del
valor de partida.
Tiempo (h) | exento de zinc | 80 \mug de Zn/ml | 160 \mug de Zn/ml |
0 | 100 | 100 | 100 |
0,5 | 88,66 | 94,06 | 101,48 |
1 | 59,73 | 72,31 | 76,87 |
1,5 | 50,61 | 58,6 | 67,44 |
2 | 54,32 | 54,05 | 61,49 |
3 | 61,94 | 58,84 | 62,8 |
4 | 85,59 | 70,03 | 71,32 |
5 | 100,46 | 78,97 | 81,65 |
6 | 105,33 | 94,63 | 96,19 |
7 | 106 | 102,46 | 100,27 |
8 | 108,39 | 106,12 | 104,34 |
10 | 102,72 | 105,11 | 105,1 |
12 | 105,03 | 107,14 | 103,02 |
La insulina 2, preparada según el Ejemplo 2, se
emplea en la siguiente formulación:
Glicerol, 20 mg/ml, m-cresol 2,7
mg/ml, insulina 2 40 UI/ml
UI representa unidades internacionales y
corresponde a aproximadamente 6 nmol de insulina, por ejemplo
insulina humana o insulina de la fórmula I. El pH se ajusta con NaOH
o HCl.
Aplicación: subcutánea; dosis: 0,3 UI/kg;
el número de los perros sometidos a ensayo es 6;
el pH del preparado es 4,0.
La Tabla 3 muestra la glucosa en sangre en % del
valor de partida.
Tiempo (h) | exenta de zinc | 20 \mug de Zn/ml | 40 \mug de Zn/ml | 80 \mug de Zn/ml |
0 | 100 | 100 | 100 | 100 |
1 | 74,38 | 95,24 | 95,6 | 102,06 |
2 | 48,27 | 90,11 | 78,74 | 97,44 |
3 | 57,67 | 89,96 | 84,81 | 90,44 |
4 | 74,2 | 81,35 | 74,66 | 88,69 |
5 | 91,68 | 74,43 | 75,71 | 79,7 |
Tiempo (h) | exenta de zinc | 20 \mug de Zn/ml | 40 \mug de Zn/ml | 80 \mug de Zn/ml |
6 | 100,79 | 71,61 | 67,37 | 65,26 |
7 | 98,5 | 67,73 | 66,05 | 62,17 |
8 | 100,54 | 68,92 | 64,97 | 47,71 |
La insulina 4, preparada de acuerdo con el
Ejemplo 4, se formula como en el Ejemplo 7 y se emplea.
Aplicación: subcutánea; dosis: 0,3 UI/kg;
n = 6; pH del preparado, 4,0
La Tabla 4 muestra la glucosa en sangre en % del
valor de partida.
Tiempo (h) | exenta de zinc | 20 \mug de Zn/ml | 40 \mug de Zn/ml | 80 \mug de Zn/ml |
0 | 100 | 100 | 100 | 100 |
1 | 61,51 | 70 | 96,52 | 101,77 |
2 | 49,82 | 52,55 | 89,28 | 90,01 |
3 | 55,66 | 60,13 | 80,23 | 70,79 |
4 | 78,09 | 78,46 | 73,03 | 68,48 |
5 | 94,27 | 97,7 | 70,3 | 74,94 |
6 | 103,69 | 105,27 | 61,86 | 74,1 |
7 | 105,51 | 106,48 | 62,28 | 76,42 |
8 | 108,05 | 104,51 | 81,68 | 88 |
La insulina 1, preparada según el Ejemplo 1, se
formula como en el Ejemplo 7 y se emplea.
Aplicación: subcutánea; dosis: 0,3 UI/kg;
n = 6; pH del preparado, 4,0
La Tabla 5 muestra la glucosa en sangre en % del
valor de partida.
Tiempo (h) | exenta de zinc | 20 \mug de Zn/ml | 40 \mug de Zn/ml | 80 \mug de Zn/ml |
0 | 100 | 100 | 100 | 100 |
1 | 60,71 | 73,16 | 100,25 | 102,86 |
2 | 52,29 | 55,43 | 94,86 | 100,19 |
3 | 61,74 | 61,6 | 89,37 | 89,12 |
4 | 79,93 | 81,53 | 81,55 | 79,19 |
5 | 96,17 | 96,84 | 73,06 | 70,67 |
6 | 103,2 | 102,43 | 74,58 | 75,75 |
7 | 110,86 | 104,75 | 77,68 | 79,36 |
8 | 113,42 | 108,14 | 84,87 | 78,74 |
La insulina 3, preparada según el Ejemplo 1, se
formula como en el Ejemplo 7 y se emplea.
Aplicación: subcutánea; dosis: 0,3 UI/kg;
n = 6; pH del preparado, 4,0
La Tabla 3 muestra la glucosa en sangre en % del
valor de partida.
Tiempo (h) | exenta de zinc | 20 \mug de Zn/ml | 40 \mug de Zn/ml | 80 \mug de Zn/ml |
0 | 100 | 100 | 100 | 100 |
1 | 75 | 99 | 101 | 99 |
2 | 57 | 77 | 96 | 91 |
3 | 58 | 64 | 84 | 80 |
4 | 82 | 65 | 73 | 79 |
5 | 94 | 70 | 68 | 77 |
6 | 100 | 74 | 72 | 76 |
7 | 96 | 81 | 80 | 69 |
8 | 100 | 90 | 88 | 75 |
9 | 100 | 96 | 94 | 83 |
10 | 95 | 98 | 92 | 87 |
12 | 98 | 99 | 95 | 94 |
14 | 95 | 100 | 94 | 93 |
200 mg de la insulina, estando Arg en el extremo
carboxi de la cadena B, preparada según el Ejemplo 1, se disuelve en
95 ml de HCl 10 mM. Después de la adición de 5 ml de Tris/HCl 1 M
(Tris(hidroximetil)aminometano) pH 8, se ajusta el
valor del pH con HCl o NaOH a 8.
Se añaden 0,1 mg de carboxipeptidasa B. Después
de 90 minutos, se ha completado la separación de la arginina. La
tanda se ajusta a pH 3,5 mediante la adición HCl y se bombea en una
columna de fase inversa (PLRP-S RP 300 10 \mu, 2,5
x 30 cm, Polymer Laboratories Amherst, MA, EE.UU.). La fase A móvil
es agua con ácido trifluoroacético al 0,1%. La fase B consiste en
acetonitrilo con ácido trifluoroacético al 0,09%. La columna se hace
funcionar con un caudal de 5 ml/min. Después de la aplicación, la
columna se lava con 150 ml de A. La elución fraccionada se efectúa
mediante la aplicación de un gradiente lineal de 22,5 a 40% de B en
400 minutos. Las fracciones se analizan por separado mediante HPLC
de fase inversa analítica y aquellas que contienen
Des-Arg-insulina de una pureza
suficiente, se reunen. El valor del pH se ajusta a 3,5 con NaOH y el
acetonitrilo se separa en el evaporador rotatorio. A continuación,
se precipita la Des-Arg-insulina
mediante ajuste de pH 6,5. El precipitado se separa por
centrifugación, se lava dos veces en cada caso con 50 ml de agua y,
por último, se liofiliza. El rendimiento es de 60 a 80% de insulina
1.
Claims (16)
1. Insulina de la fórmula I
y/o una sal fisiológicamente compatible de la
insulina de la fórmula I, en
donde
R^{1} representa un resto fenilalanina o un
átomo de hidrógeno,
R^{3} representa un resto aminoácido
genéticamente codificable,
Y representa un resto aminoácido genéticamente
codificable (posición B30),
Z representa
- a)
- un resto histidina o
- b)
- un péptido con 2 a 35 restos aminoácidos genéticamente codificables, que contiene 1 a 5 restos histidina,
y los restos A2-A20 corresponden
a la secuencia de aminoácidos de la cadena A de insulina humana,
insulina animal o un derivado de insulina, y los restos
B2-B29 corresponden a la secuencia de aminoácidos de
la cadena B de insulina humana, insulina animal o un derivado de
insulina.
2. Insulina de la fórmula I según la
reivindicación 1, en donde
R^{1} representa un resto fenilalanina,
R^{3} representa un resto aminoácido del grupo
Asn, Gly, Ser, Thr, Ala, Asp, Glu y Gln,
Y representa un resto aminoácido del grupo Ala,
Thr, Ser y His,
Z representa
- a)
- el resto histidina o
- b)
- un péptido con 4 a 7 restos aminoácidos, que contiene 1 ó 2 restos histidina.
3. Insulina de la fórmula I según la
reivindicación 1, en donde
R^{1} representa un resto fenilalanina,
R^{3} representa un resto aminoácido del grupo
Asn, Gly, Ser, Thr, Ala, Asp, Glu y Gln,
Y representa un resto aminoácido del grupo Ala,
Thr, Ser y His,
Z representa
- a)
- el resto histidina o
- b)
- un péptido con 2 a 7 restos aminoácidos, que contiene 1 ó 2 restos histidina.
4. Insulina de la fórmula I según la
reivindicación 3, en donde
Z representa un péptido con 1 a 5 restos
aminoácidos, que contiene 1 ó 2 restos histidina.
5. Insulina de la fórmula I según una o varias de
las reivindicaciones 1 a 4, en donde
R^{1} representa un resto fenilalanina,
R^{3} representa un resto aminoácido del grupo
Asn y Gly,
Y representa un resto aminoácido del grupo Thr y
His, y
Z representa un péptido con 1 a 5 restos
aminoácidos, que contiene 1 ó 2 restos histidina.
6. Insulina de la fórmula I según la
reivindicación 1, en donde
R^{1} representa un resto fenilalanina, R^{3}
representa un resto glicina, Y representa un resto treonina y Z
representa un péptido con 1 a 5 restos aminoácidos.
7. Insulina de la fórmula I según la
reivindicación 6, en donde Z representa un péptido con la secuencia
His His, His His Arg, Ala His His, Ala His His Arg, Ala Ala His His
Arg o Ala Ala His His.
8. Complejos que contienen un hexámero de
insulina y 5 a 9 moles de zinc por hexámero de insulina, en
particular 5 a 7 moles de zinc por hexámero de insulina,
consistiendo el hexámero de insulina en seis moléculas de insulina
de la fórmula I según una o varias de las reivindicaciones 1 a
7.
9. Preparado farmacéutico, caracterizado
por una cantidad eficaz de al menos una insulina de la fórmula
general I y/o al menos una sal fisiológicamente compatible de la
insulina de la fórmula I según una o varias de las reivindicaciones
1 a 8 en forma disuelta, amorfa y/o cristalina.
10. Preparado farmacéutico según la
reivindicación 9, caracterizado por un contenido adicional de
1 \mug a 2 mg, de preferencia de 5 \mug a 200 \mug de
zinc/ml.
11. Preparado farmacéutico según la
reivindicación 9 ó 10, caracterizado por un pH de 2,5 a
8,5.
12. Preparado farmacéutico según una o varias de
las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado por un pH de 2,5 a
4,5.
13. Preparado farmacéutico según una o varias de
las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado por un contenido
adicional de insulina no modificada, preferentemente insulina humana
no modificada o insulina modificada, preferentemente
Gly(A21)-Arg(B31)-Arg(B32)-insulina
humana.
14. Proinsulina de la fórmula II,
(II)R^{2}-R^{1}-B2-B29-Y-Z-Gly-A2-A20-R^{3}
en donde R^{3} e Y están definidos como en la
fórmula I de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 7,
y
R^{1} representa un resto fenilalanina o un
enlace covalente,
R^{2} representa
- a)
- un resto aminoácido genéticamente codificable o
- b)
- un péptido con 2 a 45 restos aminoácidos, y los restos A2-A20 y B2-B29 corresponden a las secuencias de aminoácidos de las cadenas A y B de insulina humana, insulina animal o un derivado de insulina, y
Z^{1} significa un péptido con 2 a 40 restos
aminoácidos genéticamente codificables con 1 a 5 restos
histidina.
15. Proinsulina de la fórmula II, según la
reivindicación 14, en donde
R^{2} representa un péptido con 2 a 25 restos
aminoácidos.
16. Proinsulina de la fórmula II, según la
reivindicación 14 ó 15, en donde
R^{2} representa un péptido con 2 a 15 restos
aminoácidos, en donde en el extremo carboxilo se encuentra un resto
aminoácido del grupo Met, Lys y Arg.
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