HU217585B

HU217585B - Eljárás inzulin epszilon-aminocsoportjainak szelektív acilezésére

Info

Publication number: HU217585B
Application number: HU9800566A
Authority: HU
Inventors: Jeffrey Clayton Baker; Victor John Chen; Jose Michael Hanquier; Aidas Vladas Kriauciunas; Brian Allen Moser; Robert Theodore Shuman
Original assignee: Eli Lilly And Co.
Priority date: 1994-11-17
Filing date: 1995-11-14
Publication date: 2000-02-28
Also published as: AU4237296A; AU691066B2; BR9509652A; NZ297256A; ZA959680B; JP4312828B2; EP0712862B1; EP0712862A3; US5646242A; MX9703506A; IN179820B; PT712862E; AR003915A1; HUT77737A; IL115972A0; DK0712862T3; YU71495A; SI0712862T1; CA2205061A1; ATE328902T1

Abstract

A találmány tárgya eljárás prőinzűlin, inzűlin vagy valamelyinzűlinanalóg, amely szabad ?- aminőcsőpőrtőt és valamely szabad ?-aminőcsőpőrtőt tartalmaz, szelektív, egylépéses acilezésére telítettzsírsav alkalmazásával, melynek sőrán a prőinzűlint, inzűlint vagyinzűlinanalógőt valamely őldható, aktivált telített zsírsavészterrelpőlárős őldószerben reagáltatják, ahől a reakciót a) vízben vagy vízés szerves őldószer elegyében, 7 feletti pH-értéken, illetve b)szerves őldószerben, pH=7-nél magasabb értéken végzik. A találmányszerinti eljárás alkalmas módősítőtt inzűlin típűsú fehérjékelőállítására. ŕ

Description

A találmány tárgya proteinek acilezési eljárása. Részletesebben, a találmány tárgya egy reakciólépésből álló új eljárás, amellyel proinzulin, inzulin vagy valamely inzulinanalóg ε-aminocsoportját szelektíven acilezzük a szabad α-aminocsoport jelenlétében.

Az aminocsoportok acilezése az egyik legáltalánosabb eljárás, abból a célból, hogy proteineket kémiailag módosítsanak. Az acilezés általános eljárását írták le a Methods of Enzymology, 25:494-499. (1972) közleményben, amelynek során aktivált észtereket, savhalogenideket vagy savanhidrideket alkalmaznak. Az aktivált észterek, különösen a zsírsavak N-hidroxi-szukcinimid észterei különösen előnyösen alkalmazhatók arra a célra, hogy szabad aminosavat zsírsavval acilezzenek [Lapidot és munkatársai, J. of Lipid Rés., 8:142-145. (1967)]. Lapidot és munkatársai leírták az N-hidroxi-szukcinimid-észterek előállítását, illetve ezek alkalmazását az N-lauroil-glicin, N-lauroil-L-szerin és N-lauroil-L-glutaminsav előállításában történő alkalmazását.

Az inzulin aminocsoportjainak szelektív acilezési eljárásának kezdeti vizsgálatát írták le Lindsay és munkatársai [Biochem. J., 121:737-745. (1971)] közleményükben. Lindsay és munkatársai leírták az inzulin reaktivitását N-szukcinimidil-acetáttal szemben, amenynyiben alacsony reagenskoncentrációt és közel semleges pH-értéket alkalmaztak, és így két monoszubsztituált terméket nyertek, amelyek a Phe^B1-acetil-inzulin és a Gly^A1-acetil-inzulin. Amennyiben pH=8,5 érték mellett végezték a reakciót, a kapott Phe^B1-acetilinzulin termék mennyisége csökkent, és Lys^B29-acetilinzulin is keletkezett. Lindsay és munkatársai azt a következtetést vonták le, hogy pH=6,9 érték mellett a reaktivitás sorrendje glicin (Al)=fenil-alanin (Bl) -> -> lizin (B29), és pH = 8,5 értéknél a reaktivitás sorrendje glicin (Al) -> fenil-alanin=lizin (B29).

A 3,869,437 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi bejelentésben Lindsay és munkatársai leírták a B¹ aminosav acilezési reakcióját olyan acilcsoporttal, amely akár 7 szénatomot is tartalmaz, és kívánt esetben az A¹- és/vagy B²⁹-aminocsoportok blokkolási reakcióját egy olyan acilcsoporttal, amely maximálisan 4 szénatomot tartalmaz. Az N-hidroxi-szukcinimid-észterekről leírták, hogy különösen előnyösen alkalmazható acilezőszerek. Abból a célból, hogy minimális mennyiségű B¹-aminocsoporton acilezett inzulinszármazékot nyerjenek, az acilezőszer alkalmazott mennyisége viszonylag alacsony (egy nem több mint két mólekvivalens acilezőszer). Ezen túlmenően, a B'-monoszubsztituált termék maximális termelését közel pH = 7 érték mellett nyerték. Amennyiben pH = 8,5-9,0 közötti értéket alkalmaztak, a kívánt B¹acilezett termék hozama jelentősen csökken, és ehelyett további szubsztitúció történik az A¹ és a B²⁹ helyzetekben.

A 3,868,356 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi bejelentésben D. G. Smyth, valamint a 3,868,357 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi bejelentésben Smyth és munkatársai leírták az Nacilezett, O-szubsztituált inzulinszármazékokat, amelyekben az A¹-, B¹- vagy B²⁹-aminosavcsoportok közül legalább egy blokkolt aminocsoporttá alakult. Az acilezést viszonylag kis felesleg acilezőszer alkalmazásával, például 2-3 mól acilezőszer aminocsoportonként, végezték, semleges vagy enyhén alkalikus pH, például 7-8 közötti pH-érték mellett. A reakció igen nagy termeléssel szolgáltatja a diszubsztituált származékot, amely az A¹- és a B¹-aminocsoportok reakciójának eredménye. Amennyiben felesleg acilezőszert alkalmaznak, például 10 mólekvivalens mennyiséget, a reakcióban ezen túlmenően a B²⁹-aminocsoport is acileződik, és így diszubsztituált származékot nyernek.

Muranishi és Kiso az 1-254,699 számú japán szabadalmi bejelentésben leírta inzulin szelektív acilezését, és egy ötlépéses szintézist alkalmazott zsírsav-inzulinszármazékok előállítására. Az első reakciólépésben aktivált zsírsavésztert állítottak elő; a második reakciólépésben az inzulin aminocsoportjait p-metoxibenziloxi-karbonil-azid védőcsoporttal látták el (pMZ); a harmadik reakciólépésben az inzulin-pMZ-vegyületet a zsírsavészterrel reagáltatták; a negyedik reakciólépésben az inzulinról a védőcsoportokat eltávolították; és az ötödik reakciólépésben az acilezett inzulint izolálták, és tisztították. Ebben az eljárásban egy aminosav szelektív acilezését csak úgy érték el, amennyiben pMZvédőcsoportot alkalmaztak az összes többi aminocsoport védésére. A fenti eljárás alkalmazásával Muranishi és Kiso az alábbi vegyületeket állította elő: Lys^B29palmitoil-inzulin (az ε-aminocsoport acilezett), Phe^B1palmitoil-inzulin (az N-terminális α-aminocsoport a Bláncban acilezett), és a Phe^B1,Lys^B29-dipalmitoil-inzulin (az ε-aminocsoport és az N-terminális-a-aminocsoport egyaránt acilezett).

Hasonlóan a Hashimoto és munkatársai [Pharmaceutical Research, 6:171-176 (1989)] által leírt közleményükben négylépéses szintézist írtak le N-palmitoilinzulin előállítására. A szintézis védőcsoport-bevezetési és védőcsoport-eltávolítási lépést tartalmaz az N-terminális A'-glicinben, és az ε-aminocsoportban és B²⁹lizinben, amely védőcsoport pMZ. A közleményben leírt körülmények között a fő acilezett termék a B¹mono-palmitoil-inzulin és a B¹,B²⁹-dipalmitoil-inzulin.

Amint ezt fent ismertettük, a jelen találmány előtt a B²⁹-Ns-aminocsoport szelektív acilezését védőcsoport bevezetésével, illetve annak eltávolításával végezték, és így az a-aminocsoportokat a reakció során védték.

A találmány tárgya szelektív egylépéses eljárás proinzulin, inzulin és inzulinanalógok ε-aminocsoportjának acilezésére. A vizsgálataink során meglepően azt tapasztaltuk, hogy lehetséges az egylépéses eljárásban az ε-aminocsoport szelektív acilezése igen magas termeléssel. A találmány szerinti eljárás kiküszöböli a védőcsoport bevezetésének szükségességét, illetve későbbi eltávolítási reakcióját a protein egyéb aminocsoportjain. A találmány szerinti eljárás hatásosabb és kevésbé drágább módszer ε-amino-acilezett inzulinszármazékok előállítására.

A találmány tárgya eljárás proinzulin, inzulin vagy valamely inzulinanalóg szelektív acilezésére, amely inzulinvegyület szabad ε-aminocsoportot és szabad

HU 217 585 Β α-aminocsoportot tartalmaz, és az eljárás során az acilezést zsírsavval végezzük úgy, hogy az ε-aminocsoportot oldható, aktivált zsírsavészterrel reagáltatjuk poláros oldószerben, bázikus körülmények között.

Mint korábban leírtuk, a találmány tárgya nagyon szelektív, egylépéses ε-aminocsoport acilezési eljárás proinzulin, inzulin vagy valamely inzulinanalóg esetében. A találmányban leírjuk azokat az előnyös reakciókörülményeket, amelyek során elsősorban az ε-aminocsoport acileződik, és az α-aminocsoportok sokkal kisebb mértékben acileződnek. Általában a monoacilezett-a-amino-csoport kisebb, mint 5% termeléssel keletkezik az eljárásban.

Az „inzulin” elnevezés alatt a leírásban humáninzulint, sertésinzulint vagy szarvasmarha-inzulint értünk. Az inzulin három szabad aminocsoportot tartalmaz: B'-fenil-alanin, A'-glicin és B²⁹-lizin aminocsoportot. A szabad aminocsoportok az A¹ és a B¹ helyzetekben α-aminocsoportok. A szabad aminocsoport a B²⁹ helyzetben ε-aminocsoport.

A leírásban a „proinzulin” elnevezés alatt egy megfelelően keresztkötött

B-C-A általános képletű proteint értünk, ahol az általános képletben

A az inzulin A-lánca, vagy ennek funkcionális származéka,

B jelentése az inzulin B-lánca, vagy ennek funkcionális származéka, amely ε-aminocsoporttal rendelkezik, és

C jelentése a proinzulin összekötő peptid része.

Előnyösen a proinzulin a humáninzulin A-lánca, a humáninzulin B-lánca, és egy semleges összekötő Cpeptid alkalmazásával épül fel. Amennyiben a proinzulin természetes szekvencia, a proinzulin három szabad aminocsoportot tartalmaz: B'-fenil-alanin (a-aminocsoport), C⁶⁴-lizin (ε-aminocsoport) és B²⁹-lizin (εaminocsoport).

Az „inzulinanalóg” elnevezés alatt a leírásban egy megfelelően keresztkötött

A-B általános képletű proteint értünk, ahol az általános képletben

A jelentése az inzulin A-lánc funkcionális származéka,

B jelentése az inzulin B-lánc, amely ε-aminocsoportot tartalmaz, funkcionális származéka.

Előnyös inzulinanalóg-vegyületek - az inzulint is beleértve -, ahol a B²⁸ helyzetben található aminosavmaradék Asp, Lys, Leu, Val vagy Alá, a B²⁹ helyzetben található aminosavmaradék His vagy Asp, a B'° helyzetben található aminosavmaradék His vagy Asp, a B' helyzetben található aminosavmaradék Phe, Asp vagy elhagyott, vagy a B² helyzetben található aminosavmaradékkal együttesen elhagyott, a B³⁰ helyzetben található aminosavmaradék Thr, Alá vagy elhagyott, és a B⁹ helyzetben található aminosavmaradék Ser vagy Asp, azzal a feltétellel, hogy B²⁸ vagy B²⁹ helyzetek egyike Lys.

A szakember számára a szokásos biokémiai elnevezésekben az előnyös inzulinanalóg-vegyületek az alábbiak:

Lys^B28Pro^B29-humáninzulin (B²⁸ jelentése Lys; B²⁹jelentése Pro);

Asp^B28-humáninzulin (B²⁸ jelentése Asp);

Asp^B' -humáninzulin;

Arg^B31 '^B32-humáninzulin;

Asp^{B 10}-humáninzulin;

Arg^A0-humáninzulin;

Asp^{B 1} ,Glu^{B 13}-humáninzulin;

Ala^B25-humáninzulin;

dez(B30)-humáninzulin és

Gly^A2' -humáninzulin.

Az „acilezés” elnevezés alatt a leírásban azt értjük, hogy az inzulinban található szabad aminocsoportok közül egy vagy több aminocsoportra acilcsoportot vezetünk be kovalens kötés segítségével.

A „szelektív acilezés” elnevezés alatt a leírásban azt értjük, hogy az acilezés elsősorban az ε-aminocsoporton vagy csoportokon történik, és ez sokkal kisebb mértékben történik az α-aminocsoportokon. Általában szelektív acilezési reakció során a monoacilezett-c-aminocsoportot tartalmazó termék körülbelül ötszörös menynyiségű, mint a monoacilezett-a-amino-csoportot tartalmazó termék. Előnyösen ez az arány nagyobb mint 10, és legelőnyösebben nagyobb mint körülbelül 50.

A „zsírsav” elnevezés alatt 6-21 szénatomos zsírsavakat értünk. Az „aktivált zsírsavészter” elnevezés alatt olyan zsírsavat értünk, amelyet általános módszerrel aktiváltunk, amely módszereket leírtak a Methods of Enzymology, 25:494—499. (1972) és Lapidot és munkatársai, J. of Lipid Rés., 8:142-145. (1967) közleményekben. Az előnyösen alkalmazható telített zsírsavak, például a mirisztinsav (C₁₄), pentadecilinsav (C₁₅), palmitinsav (C₁₆), heptadecilinsav (C_I7) és sztearinsav (C₁₈). Különösen előnyösen alkalmazható zsírsav a palmitinsav. Az aktivált zsírsavészter olyan származék lehet, amelyet például hidroxi-benzotriazid (HOBT), N-hidroxi-szukcinimid és ennek származékai segítségével képeztünk. Előnyös aktivált észter az N-szukcinimidil-palmitát.

Az „oldható” elnevezés alatt a leírásban azt értjük, hogy az észter megfelelő mennyisége oldatban található a folyékony fázisban ahhoz, hogy az inzulint, az inzulinanalóg-vegyületet vagy a proinzulint acilezze. Előnyösen a folyékony fázisban 1 mól inzulinra vonatkoztatva körülbelül 1-4 mólekvivalens aktivált észter van jelen.

A „bázikus körülmények” elnevezés alatt azt értjük, hogy a reakcióelegy 7 feletti pH-értékű.

A reakciót úgy kell végrehajtani, hogy gyakorlatilag valamennyi szabad aminocsoport deprotonált állapotú legyen. A vizes oldószerben, amely valamely oldószerkeverék, a bázikus körülmények azt jelentik, hogy a reakciót nagyobb, mint 9,0 pH-érték alkalmazásával végezzük. A nem vizes, szerves oldószer alkalmazása esetében a reakciót valamely bázis jelenlétében végezzük,

HU 217 585 Β amelynek bázicitása nagyobb vagy egyenlő mint 10,75 pK_a-értékű, vízben.

A „keresztkötés” elnevezés alatt azt értjük, hogy a ciszteinmaradékok között diszulfidkötést hozunk létre. A megfelelően keresztkötött proinzulin, inzulin vagy inzulinanalóg három diszulfidhidat tartalmaz. Az első diszulfidhíd a 6 és a 11 A-lánchelyzetekben található ciszteinmaradékok között képződik. A második diszulfidhíd az A-lánc 7-helyzetében található, és a B-lánc 7helyzetében található ciszteinmaradékokat köti össze. A harmadik diszulfidhíd A-lánc 20-helyzetében található, és a B-lánc 19-helyzetében található ciszteinmaradékokat köti össze.

A találmány szerinti eljárás kidolgozása előtt az εaminocsoport szelektív acilezését védőcsoport felhasználásával végezték, többlépéses szintézisben. Az 1-254,699 számú japán szabadalmi bejelentésben Muranishi és Kiso egy ötlépéses szintézist írt le az acilezett inzulinszármazékok előállítására. Hasonlóan, Hashimoto és munkatársai, Pharmaceutical Research, 6:171-176. (1989) közleményükben négylépéses szintézist írtak le N-palmitoil-inzulin előállítására. Az inzulin szelektív acilezését mindkét esetben úgy végzik, hogy pMZ védőcsoportot alkalmaznak.

A találmány tárgya eljárás Νε-acilezett proinzulin, inzulin vagy inzulinanalóg nagy termeléssel történő előállítási eljárása szelektív, egylépéses szintézissel. A reakció lehetővé teszi Νε-acilezett fehéijék előállítását anélkül, hogy aminocsoport védőcsoportokat alkalmaznánk. Az acilezést úgy végezzük, hogy aktivált szelektív zsírsavésztert reagáltatunk a protein ε-aminocsoportjával bázikus körülmények között, poláros oldószerben. A gyengén bázikus körülmények alkalmazása esetében nem az összes szabad aminocsoport deprotonálódik, és jelentős acilezés történik az N-terminális aminocsoportokon. Vizes oldószerben, vagy félig vizes oldószerkeverékekben a bázikus körülmények alatt azt értjük, hogy a reakciót nagyobb mint 9,0 pH-érték mellett végezzük. Mivel a protein lebomlása is megtörténik 11,0 feletti pH-érték mellett, a reakcióelegy pH-értéke előnyösen

9,5-11,5 közötti, legelőnyösebben 10,5 érték. A pHmérés értéke adott reakcióelegy esetében, amennyiben szerves oldószert és vizes oldószert elegyítünk, a keverés előtt a vizes fázis pH-értéke.

Az 1. táblázatban bemutatjuk a bázicitás hatását a reakció szelektivitására. Az 1. táblázatban bemutatott adatokat humáninzulin esetében mértük, amelyet 2 mólekvivalens N-szukcinimidil-palmitáttal 50% CH₃CN/víz oldószerelegyben acileztünk.

1. táblázat pH-hatás inzulin acilezésére

Reakciótermékek	A termékek relatív mennyisége
pH=8,2	pH=8,5	pH=10,2
Humáninzulin	85,2%	12,5%	1,6%
Monoacilezett A1 és B1	8,1%	0,3%	0,4%

Reakciótermékek	A termékek relatív mennyisége
pH=8,2	pE=8,5	pH=10,2
Monoacilezett B29	5,2%	70,2%	79,6%
Biszacilezett	0,7%	16,7%	17,7%
Monoacilezett B29/monoacilezett Al és B1 tennék aránya	0,64	234	199

Az 1. táblázat adatai azt mutatják, hogy az ε-aminocsoport acilezése a reakcióelegy bázicitásának függvénye. Nagyobb mint 9,0 pH-érték esetén a reakcióelegyben az ε-aminocsoport (B29-lizin) szelektíven acileződik.

A nemvizes oldószerben a reakciót bázis jelenlétében végezzük, amelynek bázicitása vízben mérve nagyobb vagy egyenlő mint 10,75 ρΚ,-érték. Ez biztosítja, hogy az ε-aminocsoport vagy csoportok megfelelő deprotonálódása megtörténjen. A bázis ebben az esetben legalább olyan erősségű legyen, mint a trietil-amin. Előnyösen bázisként tetrametil-guanidint (TMG), diizopropil-etil-amint vagy tetrabutil-ammónium-hidroxidot alkalmazunk.

Az alkalmazott poláros oldószer nagymértékben függ a proinzulin, az inzulin vagy az inzulinanalóg oldhatóságától, illetve a zsírsavészter oldhatóságától.

Az oldószer jelentős többségben teljesen szerves oldószer is lehet. Általában alkalmazható szerves oldószerek a dimetil-szulfoxid, dimetil-formamid és hasonló oldószerek. Alkalmazhatók továbbá vizes oldószerek, illetve vizes és szerves oldószerek keverékei is. A poláros oldószer megválasztása csak a reagensek oldhatóságának függvénye. Előnyösen alkalmazható oldószerek és oldószerelegyek a dimetil-szulfoxid, a dimetil-formamid, az acetonitril és a víz, az aceton és víz elegye, az etanol és víz elegye, az izopropanol és víz elegye, az izopropanol, etanol és víz elegye, és az etanol, propanol és víz elegye. Előnyösen alkalmazható oldószer az acetonitril és víz elegye, előnyösen 50% acetonitril/víz elegy. A szakember számára nyilvánvaló, hogy egyéb poláros oldószerek is alkalmazhatók.

A reaktánsok aránya nem döntő befolyású. Általában előnyösen az aktivált zsírsavésztert moláris feleslegben alkalmazzuk. Előnyösen a reakciót 1-4 mólekvivalens, előnyösebben 1-2 mólekvivalens észter alkalmazásával hajtjuk végre. A szakember számára nyilvánvaló, hogy igen nagy koncentrációjú aktivált észter alkalmazása esetén bisz- vagy triacilezett termék jelentős mennyisége keletkezik.

A reakció hőmérséklete nem döntő jelentőségű. A reakciót 0-40 °C hőmérséklet mellett végezzük, és általában 15 perc-24 óra időtartamon belül befejeződik.

Az acilezés befejeződésekor a reakciót leállítjuk, majd a terméket szokásos eljárásokkal, mint például reverz fázisú vagy hidrofób kromatográfia segítségével tisztítjuk. Ezt követően a terméket szokásos eljárások4

HU 217 585 Β kai, mint például fagyasztva szárítással vagy kristályosítással izoláljuk.

A proinzulin, inzulin és inzulinanalóg vegyületek számos peptidszintézis-eljárás alkalmazásával előállíthatok, amelyek lehetnek például a szokásos oldatbani eljárások, szilárd fázisú eljárások, félszintetikus eljárások, és újabban rekombinációs DNS-eljárások. Például a 383 472 számú, nyilvánosságra hozott EPO szabadalmi bejelentésben Brange és munkatársai, a 214,826 számú, nyilvánosságra hozott EPO szabadalmi bejelentésben, és az 5,304,473 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi bejelentésben Belagaje és munkatársai leírták különféle proinzulinok és inzulinanalógok előállítási eljárását, amely bejelentéseket referenciaként adunk meg. A találmány szerinti inzulinanalógok A- és B-láncait ezen túlmenően előállíthatjuk egy proinzulinszerű prekurzor molekulán keresztül, rekombináns DNS-eljárás alkalmazásával. Lásd például Frank és munkatársai, Peptides: Synthesis-Structure-Function, Proc. Seventh Am. Pept. Symp., Eds. D. Rich és E. Gross (1981) közleményét, amelyet referenciaként adunk meg.

A találmány szerinti eljárást az alábbi példákban részletesen bemutatjuk. A példák nem jelentik a találmány tárgykörének korlátozását.

1. példa

Inzulinacilezési eljárás N-szukcinimidil-palmitát dimetil-szulfoxidban történő alkalmazásával

71,9 mg bioszintetikus humáninzulin- (BHI) kristályokat oldunk 6,58 ml dimetil-szulfoxidban. Az oldatot a kristályok teljes feloldódásáig szemmel történő megfigyelés mellett szobahőmérsékleten keverjük. Ezt követően az elegyhez aktivált észteroldatot adagolunk (Nszukcinimidil-palmitát). Az adagolást úgy végezzük, hogy 20 mg szilárd, aktivált észtert 2 ml dimetilszulfoxidhoz adagolunk, majd az elegyet erősen keverjük mindaddig, amíg a vizuális megfigyelés értelmében az aktivált észterrészecskék feloldódnak. Ezt követően 5 ml BHI-oldathoz 26,8 pl 1,1,3,3-tetrametil-guanidint, majd 94,4 ml dimetil-szulfoxidot, és végül 400 μΐ, korábban előállított, aktivált észteroldatot adagolunk. A reakcióelegyet 20-25 °C hőmérsékleten körülbelül 60 percen át szobahőmérsékleten keverjük. 15 perc elteltével mintát veszünk, és hússzoros térfogatra hígítjuk 1 n ecetsavval, majd nagynyomású folyadékkromatográfia segítségével analizáljuk. A reakció hozama a B29-N^E-palmitoil-humáninzulin-termékre számítva a leállított mintában a kezdeti BHI mennyiségével osztva 67,1%.

2. példa

Inzulin acilezése N-szukcinimidil-palmitát alkalmazásával, acetonitril és víz oldószerelegyben

199,5 g bioszintetikus humáninzulint (BHI) oldunk 20 1, 50 mmol bórsavoldatban, pH=2,5 érték mellett. Az oldat pH-értékét 10%-os sósav segítségével újra 2,5 értékre állítjuk be, majd az oldatot a kristályok teljes feloldódásáig (vizuális ellenőrzés) keverjük. A kiindulási anyag mintáját az oldatból kivesszük, és 276 nm érték mellett az abszorpciót mérjük, amely 10,55 érték. Aktivált észter (N-szukcinimidil-palmitát) oldatot állítunk elő úgy, hogy 24 g szilárd, aktivált észtert adunk 2,4 1 acetonitrilbe, amelyet előzetesen körülbelül 50 °C hőmérsékletre melegítünk. Az elegyet mindaddig, amíg az észterrészecskék feloldódnak, erősen keverjük (vizuális ellenőrzés). Ezt követően a BHI-oldat pH-értékét 10%-os nátrium-hidroxid-oldat segítségével körülbelül 10,22 értékre állítjuk be. A megfelelő pH-értékű BHIoldathoz 18 1 acetonitrilt adagolunk. A reakciót ezt követően szobahőmérsékleten (20-25 °C) 110 percen át hagyjuk előrehaladni, majd 123 1 víz adagolásával leállítjuk. A kapott hígított oldat pH-értékét 10%-os sósav és 10%-os nátrium-hidroxid-oldat segítségével 2,01 értékre állítjuk be. A reakció hozamát számítjuk, mint a B29-N^E-palmitoil-humáninzulin mennyiségét a leállított reakcióelegyben, osztva a BHI kezdeti mennyiségével, és ez 73%.

3. példa

Lys^B28-Pro^B29-humáninzulin acilezése N-szukcinimidil-palmitát segítségével, acetonitril és víz elegyében

2,22 g Lys^B28Pro^B29-humáninzulin kristályokat oldunk 100 ml 50 mmol bórsavban, pH=2,5 érték mellett. Az oldat pH-értékét 10%-os sósav alkalmazásával

2,5-re állítjuk be, majd az oldatot a kristályok feloldódásáig keverjük (vizuális ellenőrzés). Aktivált észter(N-szukcinimidil-palmitát) oldatot állítunk elő úgy, hogy 270 mg szilárd, aktivált észtert 27 ml, körülbelül 50 °C hőmérsékletre előmelegített acetonitrilbe adagolunk. Az elegyet a kristályok feloldódásáig erősen keverjük (vizuális ellenőrzés). Ezt követően az oldat pHértékét 10%-os nátrium-hidroxid-oldat segítségével körülbelül 10,22 értékre állítjuk be. Az oldatot 4 °C hőmérsékleten 15 percen át keverjük. Ezt követően a megfelelő pH-értékre beállított oldathoz 73 ml acetonitrilt adagolunk, majd az elegyhez adagoljuk a korábban előállított aktivált észteroldatot. A reakciót 4 °C hőmérsékleten 85 percen át végezzük, majd 1 n ecetsav (600 ml) adagolásával leállítjuk. A kapott elegy pH-értéke 2,85. A reakció hozama a Lys^B28Pro^B29-humáninzulin mennyisége a leállított reakcióelegyben, osztva a kezdeti Lys^B28Pro^B29-humáninzulin mennyiségével 72,5%.

4. példa

BHI acilezése N-szukcinimidil-palmitát segítségével, acetonitril és víz elegyében g bioszintetikus humáninzulint (BHI) oldunk 300 ml 50 mmol bórsavoldatban, pH=2,5 érték mellett. Az oldat pH-értékét - amennyiben ez szükséges 10%-os sósav segítségével 2,5 értékre állítjuk be, majd az oldatot a kristályok teljes feloldódásáig keverjük (vizuális ellenőrzés). Aktivált észter- (N-szukcinimidil-palmitát) oldatot állítunk elő úgy, hogy 400 ml szilárd, aktivált észtert 40 ml acetonitrilbe mérünk, és az oldatot erősen keverjük. A BHI-kristályok oldatának pH-értékét 10%-os nátrium-hidroxid-oldat segítségével körülbelül 10,2 értékre állítjuk be. Ezt követően a BHI-oldathoz 240 ml acetonitrilt adagolunk, majd

HU 217 585 Β hozzáadjuk az előzetesen előállított, aktivált észteroldatot. A reakciót szobahőmérsékleten (20-25 °C) körülbelül 90 percen át végezzük, majd a reakciót 1800 ml víz adagolásával leállítjuk. A kapott elegy pHértékét 10%-os sósav segítségével körülbelül 2,5 értékre állítjuk be. A reakció termelése a reakcióelegyben található B29-N^E-palmitoil-humáninzulin menynyisége, osztva a kezdeti BHI mennyiségével, alapján 75,7%.

5. példa

Proinzulin acilezése N-szukcinimidil-palmitát segítségével, acetonitril és víz elegyében

28,2 mg/ml koncentrációjú humán proinzulin (HPI) vizes oldatot 50 mmol bórsavoldattal hígítunk 100 ml végső térfogatra, amelyben a HPI-tartalom 16,2 mg/ml. Párhuzamosan aktivált észteroldatot állítunk elő úgy, hogy 150 mg N-szukcinimidil-palmitátot 15 ml acetonitrilben (ACN) oldunk. Az oldást erős keverés közben végezzük. A HPI-oldat pH-értékét 10%-os nátriumhidroxid-oldat segítségével 10,2 értékre állítjuk be, majd hozzáadagolunk 88 ml acetonitrilt. A reakciót 12 ml aktivált észteroldat (a HPI mennyiségére vonatkoztatva 2 moláris felesleg) adagolásával kezdjük. A reakcióelegy végső térfogata 200 ml, és 8 mg/ml HPI-tartalmú, 50%-os, vizes acetonitrilben. A reakciót szobahőmérsékleten (20-25 °C) körülbelül 60 percen át végezzük, majd ekvivalens mennyiségű 200 ml, 50 mmol glicin adagolásával leállítjuk. pH = 10,0.

Az ε-aminocsoporton acilezett termék pontos mennyisége az α-aminocsoporton acilezett termékre vonatkoztatva nem meghatározott, az összes ε-aminocsoporton acilezett termék mennyisége a kromatogram szerint 87-90%, a teljes területre vonatkoztatva, az összes hasonló vegyületek (amelyek valószínűleg α-aminocsoporton acilezett terméket is magukba foglalnak), <7%, a teljes kromatogramterületre számítva.

6. példa

Arg^B31 ,Arg^B32-humáninzulin acilezése hexanoil-Nhidroxi-szukcinimid-észter segítségével

1,3 mg Arg^B31,Arg^B32-humáninzulint oldunk 200 μΐ, 200 mmol koncentrációjú 3-(ciklohexil-amino)-lpropán-szulfonsav pufferban, pH = 10,4 értéken. 0,3 pmol hexanoil-N-hidroxi-szukcinimid-észtert oldunk Ν,Ν-dimetil-formamidban, és ezt az oldatot keverés közben a fenti oldathoz adagoljuk. A reakcióelegyet szobahőmérsékleten (20-25 °C) körülbelül 4 órán át keveijük, majd a reakciót körülbelül 2,5 pH-értékre savanyítjuk 0,1 n sósav segítségével, és így leállítjuk. A zselatinrészecskéket leszűijük 0,45 mikron méretű szűrő alkalmazásával, majd a kapott szűrletet HPLC nagynyomású folyadékkromatográfiás analízisnek vetjük alá. A kiindulási anyagtól a címbeli vegyületet C₄ reverz fázisú analitikai HPLC-oszlopon választjuk el. A reakció termelése a B29-N^£-hexanoil-Arg^B31,Arg^B32-humáninzulin leállított reakcióelegyben található mennyisége, osztva az Arg^B31,Arg^B32-humáninzulin kiindulási menynyiségével, számítás alapján 69,4%.

7. példa

Leu^B26-humáninzulin acilezése N-szukcinimidil-palmitát segítségével, dimetil-szulfoxid oldószerben

1,0 mg Leu^B26-humáninzulint oldunk 1 ml 95%-os dimetil-szulfoxid (DMSO), 5% trietil-amin (TEA) elegyben. 0,7 pmol N-szukcinimidil-palmitátot oldunk Ν,Ν-dimetil-formamidban, majd az oldatot keverés közben a fenti elegyhez adagoljuk. A reakcióelegyet szobahőmérsékleten (20-25 °C) körülbelül 90 percen át keverjük, majd a reakciót 0,2 mg/ml koncentrációra hígítjuk 0,1 n sósav segítségével, és így leállítjuk. A zselatin típusú részecskéket 0,45 mikron méretű szűrőn eltávolítjuk, majd az elegyet HPLC nagynyomású folyadékkromatográfia segítségével analizáljuk. A cím szerinti vegyületet a kiindulási anyagtól C₄ reverz fázisú analitikai HPLC-oszlop segítségével választjuk el. A reakció hozama az N^e-palmitoil-Leu^B26-humáninzulin leállított reakcióelegyben található mennyiségét osztva az N^E-palmitoil-Leu^B26-humán-inzulin kiindulási mennyiségével számítjuk, és ez 36,4%.

8. példa

Humán-inzulin acilezése N-szukcinimidil-palmitát segítségével, dimetil-szulfoxid oldószerben

1,0 g (0,17 mmol) bioszintetikus humáninzulin-kristályokat oldunk szobahőmérsékleten, 20 ml dimetilszulfoxidban. Párhuzamosan 0,0817 g (0,23 mmol) Nszukcinimidil-palmitát aktivált észtert 50 °C hőmérsékleten 3 ml dimetil-szulfoxidban oldunk. Az inzulinoldathoz erős keverés közben 0,432 ml (3,4 mmol) 1,1,3,3-tetrametil-guanidint, majd az aktív észteroldat teljes mennyiségét adagoljuk. A reakcióelegyet 30 percen át keveijük, majd a reakciót 0 °C hőmérsékletre hűtött 120 ml 0,05 n sósav adagolásával leállítjuk. Az elegy pH-értéke körülbelül 1,8. A leállított reakcióelegyet reverz fázisú nagynyomású folyadékkromatográfia (HPLC) segítségével analizáljuk, és azt tapasztaljuk, hogy a teljes eluált proteinből 72,2% B²⁹-N^£-palmitoilinzulin, és ez a teljes monoacilezettinzulin-mennyiség 95%-a.

A teljes reakcióelegyet Vydac C4 preparatív reverz fázisú oszlopra (5 χ 25 cm) visszük. Az oszlopot előzetesen 0,1% trifluor-ecetsav, 20% acetonitril vizes oldattal kiegyenlítjük. Az oszlopot ezután 500 ml hasonló oldószerrel mossuk, majd 4 ml/perc áramlási sebesség alkalmazásával 0,1% trifluor-ecetsav, acetonitril és víz elegyével eluáljuk. Az acetonitril koncentrációját ebben az elegyben 20-80% értékre emeljük, 91 térfogaton belül. Az oldószerrendszerrel eluált B²⁹-N^e-palmitoilinzulin körülbelül 53% acetonitrilt tartalmaz. Az oldószert liofilizálással eltávolítjuk, és a kapott N^£-palmitoil-inzulin mennyisége 414 mg (0,0684 mmol), vagy a kiindulási anyagra számítva 40,2% termelés.

9. példa

Lys^B28,Pro^B29-humáninzulin acilezése 1-oktanoil-Nhidroxi-szukcinimid-észter segítségével

2,0 g Lys^B28,Pro^B29-humáninzulint (KPB) oldunk 200 ml, 50 mmol bórsavpufferban, pH=2,5 érték mellett. Az oldat pH-értékét 10%-os sósav segítségével

HU 217 585 Β

2,5-re állítjuk be, majd az elegyet a kristályok teljes feloldódásáig (vizuális értékelés) keverjük. 175 mg aktivált észter (1-oktanoil-N-hidroxi-szukcinimid-észter) 25,62 ml acetonitrilbe való adagolásával aktivált észteroldatot állítunk elő úgy, hogy az elegyet az aktivált észter teljes feloldódásáig erősen keveijük (vizuális ellenőrzés). A KPB-oldat pH-értékét 10%-os nátriumhidroxid adagolásával körülbelül 10,4 értékre állítjuk be, majd az oldatot körülbelül 5 percen át szobahőmérsékleten keverjük. Ezt követően a megfelelő pH-értékű KPB-oldathoz 176 ml acetonitrilt, majd a koráb bán előállított aktivált észteroldatot adagoljuk. A reakciót 90 percen át szobahőmérsékleten végezzük, majd 5,5 ml 10%-os sósav (2,75% térfogat/térfogat) adagolásával, és háromszoros térfogatú (1200 ml) hideg dH₂O adagolásával leállítjuk, és így a kapott elegy pH-értéke 2,70. A reakció hozamát úgy számítjuk, hogy a leállított reakcióelegyben található Lys^B29(C8)KPB menynyiségét osztjuk a BHI kezdeti mennyi5 ségével. A termelés 75,5%. Az oldatot kétszer 800 ml részletre osztjuk, és hidrofób kromatográfia (SP20SS) segítségével tisztítjuk. Az oszlopkromatográfía után a terméket ultraszűréssel és liofilizálás segítségével izoláljuk.

A 2. táblázatban bemutatjuk az inzulin, az inzulinanalógok és a proinzulin szelektív acilezésének eredményeit. A kísérleteket szobahőmérsékleten, a zsírsav N-hidroxi-szukcinimid-észtereinek alkalmazásával végezzük. A táblázatban a TMG és a TEA jelentése tet15 rametil-guanidin és trietil-amin.

2. táblázat

Oldószer	Oldó- szer/víz arány	Fehérje	Zsírsav	Bázis/pH	Monoacilezett változat (%) Al és B1	Monoacilezett változat (%) B²⁹	Diacilezett változat (%)	Monoacilezett B29 és monoacilezett A1 és B1 aránya
DMSO	100/0	inzulin	C16	TMG	<0,1	70,7	29,3	>700
DMF	100/0	inzulin	C16	TMG	0,2	71,7	15,3	359
acetonitril	50/50	inzulin	C16	10,2	1,2	79,9	14,3	67
aceton	50/50	inzulin	C16	10,2	1,1	70,8	11,8	64
etanol	50/50	inzulin	C16	10,2	1,6	45,6	1,9	29
IPA	50/50	inzulin	C16	10,2	1,9	66,4	6,9	35
etanol/IPA	50/50	inzulin	C16	10,2	1,8	50,3	2,8	28
etanol/n- propanol	50/50	inzulin	C16	10,2	2,6	49,5	2,75	19
acetonitril	50/50	inzulin	C6	10,2	0,48	80,6	17,7	167
acetonitril	50/50	inzulin	C8	10,2	0,37	81,4	17,1	219
acetonitril	50/50	inzulin	CIO	10,2	0,10	83,4	14,4	834
acetonitril	50/50	inzulin	C12	10,2	0,26	82,7	15,0	320
Víz	100	Arg⁰³¹-, Arg⁰³²- inzulin	C6	10,4	<0,1	69,4	nincs adat	>700
DMF	60/40	inzulin	olein- sav	10,4	1,1	16	nincs adat	14
DMF	60/40	inzulin	C14	10,4	3,5	47,4	nincs adat	14
DMF	80/10	inzulin	C18	TEA	8,7	59,1	nincs adat	7
DMF	80/10	dez(64,65) proinzulin	C16	TEA	5,6	31,2	nincs adat	6
DMSO	95/05	Leu⁰²⁶- inzulin	C16	TEA	5,8	36,4	nincs adat	6,2

IPA: izopropil-amin, DMF: dimetil-formamid, DMSO: dimetil-szulfoxid, TMG: tetrametil-guanidin, TEA: trietil-amin.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás proinzulin, inzulin vagy valamely inzulinanalóg, amely szabad ε-aminocsoportot és valamely szabad α-aminocsoportot tartalmaz, szelektív, egylépéses acilezésére telített zsírsav alkalmazásával, azzal jellemezve, hogy a proinzulint, inzulint vagy inzulinana- θθ lógot valamely oldható, aktivált telített zsírsavészterrel poláros oldószerben reagáltatjuk, ahol a reakciót

a) vízben vagy víz és szerves oldószer elegyében, 7 feletti pH-értéken, illetve

b) szerves oldószerben, pH=7-nél magasabb értéken végezzük.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy inzulinként humáninzulint vagy inzulin7

HU 217 585 Β analógot, vagy Lys^B28Pro^B29-humáninzulint alkalmazunk.
3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy aktivált zsírsavészterként C₆-C_]8 zsírsav-N-hidroxi-szukcinimid-észtert alkalmazunk.
4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy aktivált zsírsavészterként C₁₄-C₁₈ zsírsav-N-hidroxi-szukcinimid-észtert alkalmazunk.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy aktivált zsírsavészterként palmitinsav-N-hidroxi-szukcinimid-észtert alkalmazunk.
6. Az 1. igénypont szerinti a) eljárás, azzal jellemezve, hogy a reakciót pH=9,5-10,5 közötti értéken hajtjuk végre.
7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, 5 hogy oldószerelegyként acetonitril és víz elegyét alkalmazzuk.
8. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy oldószerelegyként acetonitril és víz 1:1 térfogatarányú elegyét alkalmazzuk.
10 9. A 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy zsírsavészterként N-szukcinimidil-palmitátot vagy N-szukcinimidil-oktanoátot alkalmazunk.

Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest A kiadásért felel: Törőcsik Zsuzsanna osztályvezető Windor Bt., Budapest