JP2012512901A - アミド系インスリンプロドラッグ - Google Patents

アミド系インスリンプロドラッグ Download PDF

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Abstract

インスリン及びインスリン類縁体のプロドラッグ処方が提供される。この処方では、インスリンペプチドは、ジペプチドプロドラッグ要素のアミド結合によって修飾される。本明細書に開示されるプロドラッグは、少なくとも１０時間、典型的には、２時間、又は２０時間を超えて、７０時間未満までの、延長された半減期を有し、生理的条件下に、化学的不安定性によって駆動される非酵素的反応によって活性型に変換される。

Description

インスリンは、低効力の単一鎖プロインスリン前駆体から、酵素処理によって生合成的に誘導される、二本鎖ヘテロ二量体から構成されるペプチドホルモンである。ヒトのインスリンは、ジスルフィド結合によって一緒に結合され、合計５１アミノ酸を有する、２本のペプチド鎖（「Ａ鎖」（配列番号１）及び「Ｂ鎖」（配列番号２））から構成される。Ｂ鎖のＣ−末端、及び、Ａ鎖の二つの末端領域は三次元構造において会合し、インスリン受容体に対する高い親和性を持つ結合部位を集合形成する。
インスリンは、ほとんどあらゆる形態の糖尿病においてグルコースを下げる比類無い能力を発揮する。残念ながら、その薬理作用はグルコース感受性を持たず、したがって、重篤な低血糖症を招く恐れのある過剰な作用をもたらす可能性がある。不安定な薬理作用は、インスリン治療を特徴づける証印であり、そのため、低血糖の出現を見ずに血糖を正常化することはきわめて困難である。さらに、天然インスリンは、その作用が短持続であり、基礎的グルコースコントロールの使用に適切なものとするには、修飾を必要とする。インスリン作用の開始を遅らせるための確立された方法としては、溶解度の低減及びアルブミンの結合がある。
例えば、比較的長い作用プロフィールを実現するために、二つの市販のインスリン誘導体が調製されている。さらに詳細には、インスリン誘導体［ＧｌｙＡ２１、ＡｒｇＢ３１、ＡｒｇＢ３２］インスリンは、インスリンのｐＩを５．４から６．７に変位させるために調製された。これによって、生理的ｐＨでは沈殿し、したがって吸着及び作用時間を遅らせるペプチドが得られた（非特許文献１を参照）。しかしながら、このインスリン誘導体では、ＩＧＦ−１親和性が強化されるので、増殖作用の増大が引き起こされ、発癌の可能性が生じる。もう一つの市販のインスリン誘導体は［ＬｙｓＢ２９−テトラデカノイル、ｄｅｓ（Ｂ３０）］インスリンであり、ここで、ＬｙｓＢ２９は、Ｃ１４脂肪酸によってアシル化されている（非特許文献２）。脂肪酸鎖の存在は、血清アルブミンに対する該ペプチドの結合を強化し、血漿半減期の増大をもたらす。しかしながら、この誘導体は、インビボにおける効力低下という不利益を被る。さらに、これらのインスリン誘導体は両方とも、その生物活性の発現が患者によってまちまちである。
プロドラッグ化学処置によって、投与部位からのクリアランス後、高度に画定される濃度において血漿中で平衡に達した後、インスリン作用の開始と持続を精密にコントロールする機会が得られる。現今の長期持続性インスリン類縁体及び処方に比べ、このような方法の持つ中心的価値は、インスリンの貯留場所が、注入が行われた皮下の脂肪組織ではなく、血液区画にあるということである。これによって、従来技術による開始遅延インスリン誘導体で見られる吸収の変動は取り除かれる。これによってさらに、皮下注入以外のルートによるペプチドホルモンの投与が可能となる。
インスリンのその受容体に対する結合は、生物学的刺激をもたらすが、同時に、それに続く、該インスリンペプチドの酵素的変性によって、インスリン誘発薬理作用の不活性化も起動される。インスリンプロドラッグ誘導体を使用することの、さらに別の利点は、この方法によって、対応する受容体によるプロドラッグの認識を抑制するという戦略に基づいて、インスリンの生物学的半減期を延長することが可能となることである。プロドラッグ誘導体に関連するこれらの利点にも拘わらず、このようなプロドラッグを調製することの複雑性は、これまで、インスリンの効果的なプロドラッグ誘導体の調製を阻んできた。効果的なプロドラッグを構築するためには、プロドラッグの構造要素の可逆的付着の基盤を形成することが可能な、活性部位の構造的アドレスが必要とされる。この構造的アドレスは、下記の二つの鍵となる特性を提示しなければならない：（１）選択的化学的修飾を許容する可能性、及び、（２）このプロドラッグ構造要素の排除と同時に、天然型の活性を高度に実現する能力、である。本明細書において開示されるインスリンプロドラッグは、受容体によって認識が可能な構造に化学的に変換されるが、ここで、この化学的変換が、インビボにおける生物学的作用の開始時間及び持続時間を決める。本出願において開示されるプロドラッグ化学作用は、付加的な化学的添加剤、若しくは、酵素又は酵素阻害剤に依存しない、分子内化学反応に依拠する。
理想的プロドラッグは、生理的条件（例えば、７．２のｐＨ及び３７℃）において水に可溶でなければならず、粉末状で長期の保存のために安定でなければならない。それはまた、免疫学的に不活性で、母体ドラッグに比べ低い活性を示すものでなければならない。典型的には、本プロドラッグは、母体ドラッグの活性の１０％以下を示し、一実施態様では、本プロドラッグは、母体ドラッグに対して１０％未満、５％未満、約１％、又は１％未満の活性を示す。さらに、本プロドラッグは、体内に注入された場合、指定の期間内に活性薬剤に定量的に変換されなければならない。本出願人らによって初めて、これらの目的のそれぞれを満たす、インスリンプロドラッグ類縁体が開示される。
Belli et al., Diabeto1ogia 1999, 42, 1151-1167 Mayer et al., Peptide Science, 88, 5, 687-713
ペプチド系薬剤は、きわめて効果的な薬剤ではあるが、作用が比較的短く、治療示数が変動する。本開示は、インスリンプロドラッグを主題とし、ここで、そのプロドラッグ誘導体は、薬剤の作用の開始を遅らせ、半減期を延長するように設計される。遅延した作用開始は、該プロドラッグが、その活性化の前に全身に分布されることを可能とするという点で有利である。したがって、プロドラッグの投与は、投与時のピーク活性によって引き起こされる合併症を取り除き、母体薬剤の治療示数を高める。
一実施態様によれば、インスリンのプロドラッグ誘導体は、ジペプチドをアミド結合を介してインスリンペプチドの活性部位に共有結合することによって調製される。一実施態様では、ジペプチドは、インスリンがインスリン受容体及びＩＧＦ−１受容体と相互作用する能力を妨げる位置において、インスリンペプチドに共有結合される。その後、生理的条件下に分子内反応によってジペプチドを取り除くことによって、ジケトピペラジン又はジケトモルフォリンの形成がもたらされ、酵素活性の不在下において、該ポリペプチドにおいて完全活性が回復される。
一実施態様では、Ｕ−Ｏ−インスリンという一般構造を有するインスリンプロドラッグが提供され、ここで、Ｕはアミノ酸又はヒドロキシル酸であり、Ｏは、Ｕ−Ｏと、インスリンペプチドのアミンとの間にアミド結合を形成することによってインスリンペプチドに結合される、Ｎ−アルキル化アミノ酸である。一実施態様では、Ｕ−Ｏジペプチドは、アミド結合を介して、Ａ鎖又はＢ鎖のＮ−末端、若しくは、各Ａ鎖又はＢ鎖の位置Ａ１９、Ｂ１６、又はＢ２５に対応するアミノ酸の側鎖に結合される。一実施態様では、Ｕ−Ｏの構造は、インスリンペプチドからのＵ−Ｏの化学的切断が、生理的条件下のＰＢＳ中で約１から約７２０時間内に少なくとも約９０％が完了するように選ばれる。一実施態様では、インスリンペプチドからのＵ−Ｏの化学的切断の半減期（ｔ１／２）は、生理的条件下のＰＢＳ中で少なくとも約１時間から約１週間である。
一実施態様では、Ｕ及びＯは、ほ乳類血清に見られる酵素による、インスリンからの、Ｕ−Ｏジペプチドの酵素的切断を抑制するように選ばれる。一実施態様では、Ｕ及び／又はＯは、生理的条件下のＰＢＳ中でのインスリンペプチドからのＵ−Ｏの切断半減期が、ＤＰＰ−ＩＶプロテアーゼを含む溶液におけるインスリンペプチドからのＵ−Ｏの切断半減期の２倍以下であるように選ばれる（すなわち、インスリンプロドラッグからのＵ−Ｏの切断は、酵素不在下の同じ条件に対し、ＤＰＰ−ＩＶプロテアーゼ及び生理的条件の存在下では、２倍を超えるより速い速度では起こらない）。一実施態様では、Ｕ、Ｏ、又は、Ｕ−Ｏが結合されるインスリンペプチドのアミノ酸は非コードアミノ酸である。一実施態様では、Ｕ及び／又はＯは、Ｄ立体異性体配置を持つアミノ酸である。ある例示の実施態様では、Ｕは、Ｄ立体異性体配置を持つアミノ酸であり、Ｏは、Ｌ立体異性体配置を持つアミノ酸である。ある例示の実施態様では、Ｕは、Ｌ立体異性体配置を持つアミノ酸であり、Ｏは、Ｄ立体異性体配置を持つアミノ酸である。ある例示の実施態様では、Ｕは、Ｄ立体異性体配置を持つアミノ酸であり、Ｏは、Ｄ立体異性体配置を持つアミノ酸である。一実施態様では、Ｏは、Ｎ−アルキル化アミノ酸であるがプロリンではない。
一実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素は、式Ｉの一般構造を有する化合物を含み：
Figure 2012512901
 上式において、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、及びＲ８は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）、及びＣ１−Ｃ１２アルキル（Ｗ１）Ｃ１−Ｃ１２アルキルから成る群から選ばれ、ここに、Ｗ１は、Ｎ、Ｓ、及びＯから成る群から選ばれるヘテロ原子であるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ１２シクロアルキル又はアリールを形成し；又は、Ｒ４及びＲ８は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ６シクロアルキルを形成し；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及び（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキルであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
Ｒ７は、Ｈ及びＯＨから成る群から選ばれる。
一実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素は、式Ｉの一般構造を有する化合物を含み：
Figure 2012512901
 上式において、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、及びＲ８は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）、及びＣ１−Ｃ１２アルキル（Ｗ１）Ｃ１−Ｃ１２アルキルから成る群から選ばれ、ここに、Ｗ１は、Ｎ、Ｓ、及びＯから成る群から選ばれるヘテロ原子であるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ１２シクロアルキルを形成し；又は、Ｒ４及びＲ８は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ６シクロアルキルを形成し；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及び（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキルであるか、又は、Ｒ６及びＲ１は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれる。
一実施態様では、ジペプチド延長部は、下記の一般構造の化合物を含み：
Figure 2012512901
 上式において、Ｒ１は、Ｈ及びＣ１−Ｃ８アルキルから成る群から選ばれ；Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ８シクロアルキル環を形成し；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６はＨであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
Ｒ７は、Ｈ及びＯＨから成る群から選ばれる。一実施態様では、Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ８アルキルであり、Ｒ４は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって５又は６員のヘテロ環を形成する。
一実施態様によれば、Ａ鎖及びＢ鎖を含むインスリンプロドラッグが提供され、ここで、Ａ鎖は、配列Ｚ−ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３（配列番号３）を含み、Ｂ鎖は、Ｊ−Ｘ１４−Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８（配列番号１４）なる配列を含む。Ａ及びＢ鎖の式のＺ及びＪ表示は、それぞれ独立に、Ｈ（Ｎ−末端アミンを形成する）、又は、下記の一般構造を含むジペプチドである：
Figure 2012512901
 ここで、Ｘ１４は、Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８（配列番号１４）配列のＮ−末端に「Ｊ」要素を接合する結合手であるか、若しくは、Ｘ１４は、ＦＶＮＱ（配列番号１１）、ＶＮＱ、ＮＱ、及びＱから成る群から選ばれる、１から４個のアミノ酸の配列であって、Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８（配列番号１４）配列のＮ−末端に「Ｊ」要素を接合する配列を表す。
Ｘ１は、トレオニン及びヒスチジンから成る群から選ばれる。
Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｘは、ＯＨ、ＮＨ２、ＮＨＲ１０、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１０は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 Ｘ３は、アスパラギン、オルナチン、グリシン、アラニン、トレオニン、及びセリンから成る群から選ばれ；
Ｘ４は、ヒスチジン、トレオニンから成る群から選ばれ；
Ｘ５は、アラニン、グリシン、及びセリンから成る群から選ばれ；
Ｘ６は、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモシステイン酸、及びシステイン酸から成る群から選ばれ；
Ｘ７は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｘ１２は、ＯＨ、ＮＨ２、ＮＨＲ１１、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１１は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 Ｘ８は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｘ１３は、Ｈ、ＯＨ、ＮＨ２、ＮＨＲ１２、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１２は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｒ１は、Ｈ及びＣ１−Ｃ８アルキルから成る群から選ばれ；
Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれ；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６はＨであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
Ｒ７は、Ｈ及びＯＨから成る群から選ばれるが、ただし、Ｘ、Ｘ１２、Ｘ１３、Ｊ、及びＺの内の一つ、ただ一つだけが、下記の一般構造のジペプチドを含むことを条件とする：
Figure 2012512901
 一実施態様では、Ｊ又はＺが、式Ｉのジペプチドを含み、且つ、Ｒ４及びＲ３が、それらが付着する原子と一緒になって４、５、又は６員のヘテロ環を形成する場合、Ｒ１及びＲ２は共に水素ではない。
一実施態様によれば、Ｚ、Ｊ、Ｒ１０、Ｒ１１、又はＲ１２に存在するジペプチドは、式Ｉの一般構造を有する化合物を含み：
Figure 2012512901
 上式において、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、及びＲ８は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）、及びＣ１−Ｃ１２アルキル（Ｗ１）Ｃ１−Ｃ１２アルキルから成る群から選ばれ、ここに、Ｗ１は、Ｎ、Ｓ、及びＯから成る群から選ばれるヘテロ原子であるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ１２シクロアルキルを形成し；又は、Ｒ４及びＲ８は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ６シクロアルキルを形成し；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及び（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキルであるか、又は、Ｒ６及びＲ１は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれる。
一実施態様によれば、Ｚ、Ｊ、Ｒ１０、Ｒ１１、又はＲ１２に存在するジペプチドは、式Ｉの一般構造を有する化合物を含み：
Figure 2012512901
 上式において、
Ｒ１及びＲ８は、Ｈ又はＣ１−Ｃ８アルキルであり；
Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ３−Ｃ１２ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ１２シクロアルキルを形成し；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ１８アルキルであり；
Ｒ５はＮＨＲ６であり；
Ｒ６は、Ｈ又はＣ１−Ｃ８アルキルであり；且つ、
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれる。
一実施態様によれば、インスリン類縁体が提供され、ここで、該インスリンペプチドのＡ鎖は、配列Ｚ−ＧＩＶＥＱＣＣＴＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＮ（配列番号６）を含み、Ｂ鎖は、ＨＬＣＧＳＨＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＦ（配列番号７）、ＦＶＮＱＨＬＣＧＳＨＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＦＹＴＰＫＴ（配列番号８）、及びＦＶＮＱＨＬＣＧＳＨＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＦＹＴＫＰＴ（配列番号９）から成る群から選ばれ；ここで、
Ｚは、Ｈか、又は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｒ１０は、Ｈか、又は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 ただし、Ｚ及びＲ１０は、共にＨではなく、且つ、共に下記の一般構造を含むジペプチドではない：
Figure 2012512901
 ことを条件とする。
一実施態様によれば、単一鎖インスリンプロドラッグ類縁体が提供される。この実施態様では、ヒトのインスリンＢ鎖又はその機能的類縁体のカルボキシ末端は、ヒトのインスリンＡ鎖又はその機能的類縁体のＮ−末端に共有結合され、ここで、下記の一般構造を有するジペプチドプロドラッグ成分：
Figure 2012512901
 が、該ペプチドのＮ−末端に、若しくは、それぞれ、Ａ鎖又はＢ鎖の、位置Ａ１９、Ｂ１６、又はＢ２５に対応するアミノ酸の側鎖に、アミド結合を介して共有結合される。一実施態様では、Ｂ鎖は、４−１２又は４−８アミノ酸のペプチドリンカーを介してＡ鎖に結合される。
別の実施態様では、インスリンプロドラッグ類縁体の溶解度は、そのペプチドに対する親水性成分の共有結合によって強化される。一実施態様では、親水性成分は、Ｂ鎖のＮ−末端アミノ酸、又は、配列番号９の位置２８のアミノ酸、又は、配列番号８の位置２８のアミノ酸に結合される。一実施態様では、親水性成分は、約５００から約４０，０００ダルトンの範囲から選ばれる分子量を有するポリエチレングリコール（ＰＥＧ）である。一実施態様では、ポリエチレングリコール鎖は、約５００から約５，０００ダルトンの範囲から選ばれる分子量を有する。別の実施態様では、ポリエチレングリコール鎖は、約１０，０００から約２０，０００ダルトンの分子量を有する。
アシル化又はアルキル化は、循環中の、インスリンペプチドの半減期を増す可能性がある。有利なことに、アシル化又はアルキル化は、プロドラッグの活性化時、インスンリン受容体に対する作用の開始を遅らせ、及び／又は、作用の持続時間を延長する可能性がある。インスリン類縁体は、親水性成分が結合される場合は、同じアミノ酸位置においてアシル化又はアルキル化されてもよく、又は、異なるアミノ酸位置にアシル化又はアルキル化されてもよい。
一実施態様では、本明細書に開示される新規インスリンプロドラッグ類縁体の内のいずれかを、少なくとも９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、又は９９％の純度において含み、且つ、薬学的に許容される希釈剤、担体、又は賦形剤を含む、医薬組成物が提供される。このような組成物は、本明細書に開示されるＡ１９インスリン類縁体を、少なくとも０．５ｍｇ／ｍｌ、１ｍｇ／ｍｌ、２ｍｇ／ｍｌ、３ｍｇ／ｍｌ、４ｍｇ／ｍｌ、５ｍｇ／ｍｌ、６ｍｇ／ｍｌ、７ｍｇ／ｍｌ、８ｍｇ／ｍｌ、９ｍｇ／ｍｌ、１０ｍｇ／ｍｌ、１１ｍｇ／ｍｌ、１２ｍｇ／ｍｌ、１３ｍｇ／ｍｌ、１４ｍｇ／ｍｌ、１５ｍｇ／ｍｌ、１６ｍｇ／ｍｌ、１７ｍｇ／ｍｌ、１８ｍｇ／ｍｌ、１９ｍｇ／ｍｌ、２０ｍｇ／ｍｌ、２１ｍｇ／ｍｌ、２２ｍｇ／ｍｌ、２３ｍｇ／ｍｌ、２４ｍｇ／ｍｌ、２５ｍｇ／ｍｌ以上の濃度において含んでもよい。一実施態様では、医薬組成物は、滅菌された水溶液を含み、該水溶液は、必要に応じて、各種パッケージ容器の中に収容保存されてもよい。医薬組成物はさらに、該組成物を患者に投与するためのディスポーザブルデバイスを含むキットの一部として包装することも可能である。容器又はキットは、周囲温又は冷蔵温度における保存用としてラベルされてもよい。
一実施態様によれば、インスリン依存性患者における血中グルコース濃度を調整する、改良された方法が提供される。この方法は、糖尿病のコントロールのために治療的有効量の本開示のインスリンプロドラッグ類縁体を投与する工程を含む。一実施態様では、このインスリンプロドラッグ類縁体は、約５，０００から約４０，０００ダルトンの範囲から選ばれる分子量を有するＰＥＧ鎖によってＰＥＧ化される。
（関連出願に対する相互参照）
本出願は、２００８年１２月１９日出願の米国特許仮出願第６１／１３９，２１８号に対する優先権を主張する。なお、参照によりこの開示の全体を本出願に含めることをここに明言する。
図１は、ヒト・インスリンを調製するための２工程合成戦略の模式的概観図である。手順の詳細は実施例１に記載される。 図２は、精製天然インスリンに対し、合成ヒト・インスリンの、インスリン受容体特異的結合を比較するグラフである。グラフに示されるデータによって表示されるように、二つの分子は同様の結合活性を有する。 図３は、天然インスリン及びＡ１９インスリン類縁体（インスリン（ｐ−ＮＨ２−Ｆ）１９）の相対的インスリン受容体結合を比較するグラフである。グラフに示されるデータによって表示されるように、二つの分子は同様の結合活性を有する。 図４は、天然インスリン及びＩＧＦ１（ＹＬ）Ｂ１６Ｂ１７類縁体の相対的インスリン受容体結合を比較するグラフである。グラフに示されるデータによって表示されるように、二つの分子は同様の結合活性を有する。 図５は、ＩＧＦ１（ＹＢ１６ＬＢ１７）Ａ１９類縁体（活性化されない）を調製するために使用される合成スキームの模式図である。 図６は、ＩＧＦ１（ＹＢ１６ＬＢ１７）Ａ（ｐ−ＮＨ２−Ｆ）１９、及び、ＩＧＦ１（ＹＢ１６ＬＢ１７）Ａ（ｐ−ＮＨ２−Ｆ）１９のジペプチド延長型の、相対的インスリン受容体結合を比較するグラフである。ここで、ジペプチドＡｉＢＡｌａは、位置Ａ１９において結合される（すなわち、ＩＧＦ１（ＹＢ１６ＬＢ１７）Ａ１９−ＡｉＢＡｌａ）。 図７Ａ〜７Ｃは、本開示によって調製される二量体の活性を示す。図７Ａは、二つの単一鎖ＩＧＦＢ１６Ｂ１７誘導体ペプチド（ＩＧＦ−１Ｂ鎖［Ｃ０Ｈ５Ｙ１６Ｌ１７Ｏ２２］−Ａ鎖［Ｏ９，１４，１５Ｎ１８，２１］；配列番号６８）が、Ｂ鎖のアミノ末端の側鎖間のジスルフィド結合によって一緒に結合される、ＩＧＦ−１単一鎖二量体の構造を示す。図７Ｂは、インスリン、ＩＧＦ−１、単一鎖ＩＧＦＢ１６Ｂ１７誘導体ペプチド二量体、及び、二本鎖ＩＧＦＢ１６Ｂ１７誘導体ペプチド二量体の、相対的インスリン受容体結合を示すグラフである。図７Ｃは、インスリン受容体のリン酸化における、インスリン、ＩＧＦ−１、二本鎖ＩＧＦＢ１６Ｂ１７誘導体ペプチド二量体の相対的活性を示すグラフである。 図８Ａ〜図８Ｃは、プロドラッグ型のＩＧＦＢ１６Ｂ１７誘導体ペプチドである、ＩＧＦ１Ａ（Ａｌａ）６，７，１１，２０アミドの（ｐＮＨ２−Ｆ）１９におけるＡｉｂ−Ｐｒｏ、の分解を示す。ジペプチドは、指定時間、ＰＢＳ中で、ｐＨ７．４、３７℃でインキュベートした。インキュベーション開始後、２０分（図８Ａ）、８１分（図８Ｂ）、及び１２０分（図８Ｃ）後に、分液を採取し、０．１％ＴＦＡで反応停止させ、分析用ＨＰＬＣによって調べた。ピークａ（ＩＧＦ１Ａ（Ａｌａ）６，７，１１，２０（ｐＮＨ２−Ｆ）１アミド）、及びピークｂ（ＩＧＦ１Ａ（Ａｌａ）６，７，１１，２０（Ａｉｂ−Ｐｒｏ−ｐＮＨ−Ｆ）１９アミド）は、ＬＣ−ＭＳによって特定し、ピーク面積の積分によって定量した。データは、経時的な、ＩＧＦ１Ａ（Ａｌａ）６，７，１１，２０（Ａｉｂ−Ｐｒｏ−ｐＮＨ−Ｆ）１９アミドの、ＩＧＦ１Ａ（Ａｌａ）６，７，１１，２０（ｐＮＨ２−Ｆ）１アミドへの、自発的、非酵素的転換を示す。 図９Ａと９Ｂは、プロドラッグであるＡｉｂ，ｄＰｒｏ−ＩＧＦ１ＹＬ（Ａ１９ ４−アミノＰｈｅを介して結合されるジペプチド）のインビトロ活性を示すグラフである。図９Ａは、ＰＢＳ中でインキュベートした場合の経時的な、天然インスリン（１時間、４℃で測定）、及び、Ａ１９ ＩＧＦプロドラッグ類縁体（Ａｉｂ，ｄＰｒｏ−ＩＧＦ１ＹＬ）（０時、２．５時、及び１０．６時）の相対的インスリン受容体結合の比較を示すグラフである。図９Ｂは、２０％血漿／ＰＢＳ中でインキュベートした場合の経時的な、天然インスリン（１．５時間、４℃で測定）、及び、Ａ１９ ＩＧＦプロドラッグ類縁体（Ａｉｂ，ｄＰｒｏ−ＩＧＦ１ＹＬ）（０時、１．５時、及び２４．８時）の相対的インスリン受容体結合の比較を示すグラフである。グラフに示されるデータから明らかなように、プロドラッグ型が活性ＩＧＦ１ＹＬペプチドに転換されるにつれて、Ａ１９ＩＧＦプロドラッグ類縁体サンプルからの増大活性が回復する。 図１０Ａと１０Ｂは、プロドラッグｄＫ，（Ｎ−イソブチルＧ）−ＩＧＦ１ＹＬ（Ａ１９ ４−アミノＰｈｅを介して結合されるジペプチド）のインビトロ活性を示すグラフである。図１０Ａは、ＰＢＳ中でインキュベートした場合の経時的な、天然インスリン（１時間、４℃で測定）、及び、Ａ１９ ＩＧＦプロドラッグ類縁体（ＩＧＦ１ＹＬ：ｄＫ，（Ｎ−イソブチルＧ）（０時、５時、及び５２時）の相対的インスリン受容体結合の比較を示すグラフである。図１０Ｂは、２０％血漿／ＰＢＳ中でインキュベートした場合の経時的な、天然インスリン（１．５時間、４℃で測定）、及び、Ａ１９ ＩＧＦプロドラッグ類縁体（ＩＧＦ１ＹＬ：ｄＫ，（Ｎ−イソブチルＧ）（０時、３．６時、及び２４．８時）の相対的インスリン受容体結合の比較を示すグラフである。グラフに示されるデータから明らかなように、プロドラッグ型が活性ＩＧＦ１ＹＬペプチドに転換されるにつれて、Ａ１９ＩＧＦプロドラッグ類縁体サンプルからの増大活性が回復する。 図１１は、プロドラッグｄＫ（ｅ−アセチル）、Ｓａｒ）−ＩＧＦ１ＹＬ（Ａ１９ ４−アミノＰｈｅを介して結合されるジペプチド）のインビトロ活性を示すグラフである。図１１Ａは、ＰＢＳ中でインキュベートした場合の経時的な、天然インスリン（１時間、４℃で測定）、及び、Ａ１９ ＩＧＦプロドラッグ類縁体（ＩＧＦ１ＹＬ：ｄＫ（ｅ−アセチル）、Ｓａｒ）（０時、７．２時、及び９１．６時）の相対的インスリン受容体結合の比較を示すグラフである。図１１Ｂは、２０％血漿／ＰＢＳ中でインキュベートした場合の経時的な、天然インスリン（１．５時間、４℃で測定）、及び、Ａ１９ ＩＧＦプロドラッグ類縁体（ＩＧＦ１ＹＬ：ｄＫ（ｅ−アセチル）、Ｓａｒ）（０時、９時、及び９５時）の相対的インスリン受容体結合の比較を示すグラフである。グラフに示されるデータから明らかなように、プロドラッグ型が活性ＩＧＦ１ＹＬペプチドに転換されるにつれて、Ａ１９ＩＧＦプロドラッグ類縁体サンプルからの増大活性が回復する。
＜定義＞
本発明を説明し、その特許を主張するに当たり、下記の語法が、下記に記載される定義に従って使用される。
本明細書で用いる「プロドラッグ」という用語は、その薬理作用を表すのに先立って化学的修飾を受ける任意の化合物と定義される。
「生物活性ポリペプチド」とは、インビトロ及び／又はインビボにおいて生物学的作用を及ぼすことが可能なポリペプチドを指す。
本明細書で用いる「アミノ酸」という用語は、アミノ官能基及びカルボキシル官能基の両方を含み、該アミノ基及びカルボン酸基が、同じ炭素（アルファ炭素）に付着される任意の分子を包含する。アルファ炭素は、必要に応じて、一つ又は二つのさらに別の有機置換基を有していてもよい。その立体化学形状を指定することの無いアミノ酸表示は、該アミノ酸のＬ形又はＤ形のいずれか、又は、ラセミ混合体を包含することが意図される。しかしながら、アミノ酸が、その３文字コードで表示され、且つ、上付き数字を含む場合、３文字コード及び上付き数字の前に小文字ｄを含むことによって、該アミノ酸のＤ形が指定され（例えば、ｄＬｙｓ−１）、ここで、小文字ｄを欠如する表示（例えば、Ｌｙｓ−１）は、該アミノ酸の天然のＬ形であることを指定することが意図される。この命名法では、上付き数字を含めることは、ＩＧＦ配列内部に位置づけられるアミノ酸の位置を表示しており、ここで、ＩＧＦ配列内に位置づけられるアミノ酸は、Ｎ末端から連続的に数えられる、上付きの正の数によって表示される。Ｎ−末端又は側鎖においてＩＧＦペプチドに結合される付加的アミノ酸は、０から始まって、ＩＧＦ配列から遠ざかるにつれて負の整数として増加するように数えられる。例えば、ＩＧＦのＮ−末端に結合されるジペプチドプロドラッグ内のアミノ酸の位置は、ａａ−１−ａａ０−ＩＧＦと表示され、ここで、ａａ０は、ジペプチドのカルボキシ末端アミノ酸を表し、ａａ−１は、ジペプチドのアミノ末端アミノ酸を表す。
本明細書で用いる「ヒドロキシル酸」という用語は、アルファ炭素のアミノ基をヒドロキシル基で置換するように修飾されたアミノ酸を指す。
本明細書で用いる「非コードアミノ酸」という用語は、下記の２０個のアミノ酸：Ａｌａ、Ｃｙｓ、Ａｓｐ、Ｇｌｕ、Ｐｈｅ、Ｇｌｙ、Ｈｉｓ、Ｉｌｅ、Ｌｙｓ、Ｌｅｕ、Ｍｅｔ、Ａｓｎ、Ｐｒｏ、Ｇｌｎ、Ａｒｇ、Ｓｅｒ、Ｔｈｒ、Ｖａｌ、Ｔｒｐ、ＴｙｒのいずれかのＬ異性体以外の任意のアミノ酸を包含する。
「ジペプチド」とは、アルファアミノ酸又はアルファヒドロキシル基が、ペプチド結合を介して別のアミノ酸に結合することによって形成される化合物である。
本明細書で用いる、「化学的切断」という用語は、それ以上いかなる表示も含まない場合、共有化学結合の破断をもたらす非酵素的反応を包含する。
「生物活性ポリペプチド」とは、インビトロ及び／又はインビボにおいて生物学的作用を及ぼすことが可能なポリペプチドを指す。
本明細書で用いるペプチドに対する一般的参照は、アミノ及びカルボキシ末端を修飾させたペプチドをも包含することが意図される。例えば、標準的アミノ酸を表示するアミノ酸配列は、Ｎ−及びＣ−末端の標準的アミノ酸の外、Ｎ−末端における対応するヒドロキシル酸、及び／又は、末端カルボン酸の代わりにアミド基を含むように修飾された、対応するＣ−末端アミノ酸をも包含することが意図される。
本明細書で用いる「アシル化」アミノ酸とは、その生産される手段は問わず、天然産のアミノ酸に対して非天然である、アシル基を含むアミノ酸である。アシル化アミノ酸及びアシル化ペプチドを生産する例示の方法は、当該技術分野で公知であるが、ペプチド中に含める前にアミノ酸をアシル化すること、又は、ペプチド合成し、次いで該ペプチドを化学的にアシル化することを含む。ある実施態様では、アシル基によって、ペプチドは、下記：（ｉ）循環半減期の延長、（ｉｉ）作用開始の遅延、（ｉｉｉ）作用持続時間の延長、（ｉｖ）ＤＰＰ−ＩＶなどのプロテアーゼに対する抵抗の向上、及び、（ｖ）インスリンペプチド受容体に対する効力の増加、の内の一つ以上を有することが可能とされる。
本明細書で用いる「アルキル化」アミノ酸は、その生産される手段は問わず、天然産のアミノ酸に対して非天然である、アルキル基を含むアミノ酸である。アルキル化アミノ酸及びアルキル化ペプチドを生産する例示の方法は、当該技術分野で公知であるが、ペプチド中に含める前にアミノ酸をアルキル化すること、又は、ペプチド合成し、次いで該ペプチドを化学的にアキルル化することを含む。いかなる特定の理論にも拘束されるものではないが、ペプチドのアルキル化は、ペプチドのアシル化と、同じでないにしても、類似の作用、例えば、循環半減期の延長、作用開始の遅延、作用持続時間の延長、ＤＰＰ−ＩＶなどのプロテアーゼに対する抵抗の向上、及び、インスリンペプチド受容体に対する効力の増加、を実現すると考えられる。
本明細書で用いる「薬学的に許容される担体」という用語は、標準的薬学的担体であればいずれのものであってもよく、例えば、リン酸緩衝生理的食塩水、水、水中油又は油中水乳剤などの乳剤、及び、各種の湿潤剤が挙げられる。本用語はさらに、ヒトを含む動物において使用するために、米国連邦政府の規制当局によって承認されるか、又は、米国薬局方に列挙される媒体であれば、そのいずれのものも包含する。
本明細書で用いる「薬学的に許容される塩」という用語は、母体化合物の生物活性を保持し、生物学的に、又は他の点でも有害ではない、化合物の塩を指す。本明細書に開示される化合物の多くは、アミノ基及び／又はカルボキシル基、又は、それらに対して類似の基が存在するために、酸性及び／又は塩基性塩を形成することが可能である。
薬学的に受容可能な塩基付加塩は、無機及び有機塩基から調製することが可能である。無機塩から誘導される塩は、単に例示として述べると、ナトリウム、カリウム、リチウム、アンモニウム、カルシウム、及びマグネシウム塩が挙げられる。有機塩基から誘導される塩としては、例えば、ただしこれらに限定されないが、一次、二次、及び三次アミンの塩が挙げられる。
薬学的に受容可能な酸付加塩は、無機及び有機酸から調製されてもよい。無機酸から誘導される塩としては、塩化水素酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸などが挙げられる。有機酸から誘導される塩としては、酢酸、プロピオン酸、グリコール酸、ピルビン酸、シュウ酸、リンゴ酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、フマール酸、酒石酸、クエン酸、安息香酸、ケイヒ酸、マンデル酸、メタンスルフォン酸、エタンスルフォン酸、ｐ−トルエン−スルフォン酸、サリチル酸などが挙げられる。
本明細書で用いる「治療する」という用語は、特定の障害又は病態の予防、又は、特定の障害又は病態に関連する症状の緩和、及び／又は、前記症状の防止又は根絶を含む。例えば、本明細書で用いる「糖尿病を治療する」という用語は、一般に、グルコースの血中濃度を正常レベルの近くに維持することを指し、与えられる状況に応じて血中グルコース濃度を上げるか、又は下げることを含んでもよい。
本明細書で用いる、プロドラッグの「有効」量、又は「治療的有効量」とは、該プロドラッグが、無害でありながら、所望の作用を実現するのに十分な量を指す。「有効な」量は、被検体によってまちまちで、個体の年齢及び一般的状態、投与方式などに応じて変動する。したがって、正確な「有効量」を特定することは常に可能とは限らない。しかしながら、任意の個別症例における適切な「有効」量は、当業者であれば、通例の実験手技によって定めることが可能である。
「非経口的」という用語は、消化管を介さず、何らかの別ルート、例えば、鼻腔内、吸引、皮下、筋肉内、脊髄内、又は静脈内によることを意味する。
本明細書で用いる「天然インスリンペプチド」という用語は、配列番号１のＡ鎖と配列番号２のＢ鎖とを含む５１アミノ酸のヘテロ二量体の外、配列番号１及び２を含む、単一鎖のインスリン類縁体をも表示することが意図される。本明細書で用いる「インスリンペプチド」という用語は、それ以上の説明言語が無い場合、配列番号１のＡ鎖と配列番号２のＢ鎖とを含む５１アミノ酸のヘテロ二量体の外、該二量体の、単一鎖型のインスリン類縁体（例えば、国際公開ＷＯ９６／３４８８２及び米国特許第６，６３０，３４８号に開示されるものを含む、なお、これらの開示を引用により本明細書に含める）をも包含することが意図され、それらの例としては、天然Ａ鎖及び／又はＢ鎖の修飾された誘導体を含み、修飾として、例えば、位置Ａ１９、Ｂ１６、又はＢ２５のアミノ酸の、４−アミノフェニルアラニンへの修飾、若しくは、Ａ５、Ａ８、Ａ９、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１５、Ａ１７、Ａ１８、Ａ２１、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ９、Ｂ１０、Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ１７、Ｂ２０、Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ２６、Ｂ２７、Ｂ２８、Ｂ２９、及びＢ３０から選ばれる位置における、１個以上のアミノ酸置換、又は、位置Ｂ１−４及びＢ２６−３０の内のいずれか又は全ての欠失、を含むような、ヘテロダイマー及び単一鎖インスリン類縁体が挙げられる。本明細書で用いる「インスリンプロドラッグ類縁体」は、インスリンの活性、又は、ＩＧＦ１系インスリン類縁体の活性（例えば、インスリン及びＩＧＦ−１受容体と相互作用する能力）を妨げる位置における、アミド結合を介するジペプチドの共有結合によって修飾されているような、インスリンペプチド（又は、実施例９に記載のＩＧＦ１系インスリン類縁体）を指す。
本明細書で用いる「単一鎖インスリン類縁体」という用語は、インスリンＡ及びＢ鎖が共有結合されている、構造的に関連する一群のタンパク質を包含する。
本明細書で用いるアミノ酸「修飾」とは、アミノ酸の置換、付加、又は欠失による、若しくは、アミノ酸からの、及び／又は、アミノ酸への化学基の付加及び／又は除去による、アミノ酸の誘導体化を指し、ヒトのタンパク質中に一般的に見出される２０種のアミノ酸、及び、非典型的又は非天然産アミノ酸の内の任意のアミノ酸による、置換を含む。非典型的アミノ酸の市販の供給源としては、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）、ＣｈｅｍＰｅｐ Ｉｎｃ．（Ｍｉａｍｉ，ＦＬ）、及び、Ｇｅｎｚｙｍｅ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，ＭＡ）が挙げられる。非典型的アミノ酸は、供給業者から購入してもよいし、新たに合成してもよいし、又は、化学的に修飾しても、又は天然のアミノ酸から誘導してもよい。
本明細書で用いるアミノ酸の「置換」とは、一アミノ酸残基の、異なるアミノ酸残基による置換を指す。本出願の全体にわたって、文字及び数字による、ある特定のアミノ酸位置の参照（例えば、位置Ａ５）は全て、それぞれ、ヒトの天然のＡ鎖（配列番号１）又はＢ鎖（配列番号２）におけるアミノ酸であって、Ａ鎖のその位置（例えば、位置Ａ５）又はＢ鎖のその位置（例えば、位置Ｂ５）に存在するアミノ酸、若しくは、それら配列の任意の類縁体の、対応するアミノ酸位置に存在するアミノ酸を指す。例えば、本出願における、それ以上の詳細な表示の無い「位置Ｂ２８」への参照は、配列番号２の最初のアミノ酸が欠失された、インスリン類縁体のＢ鎖の、対応する位置Ｂ２７を意味すると考えられる。
本明細書で用いる「保存的アミノ酸置換」という用語は、本明細書では、下記の５群の内の一群内における交換と定義される。
Ｉ．小型の脂肪族で、非極性か、又は僅かな極性を持つ残基：
Ａｌａ、Ｓｅｒ、Ｔｈｒ、Ｐｒｏ、Ｇｌｙ；
ＩＩ．極性で、負に帯電した残基、及びそれらのアミド：
Ａｓｐ、Ａｓｎ、Ｇｌｕ、Ｇｌｎ；
ＩＩＩ．極性で、正に帯電した残基：
Ｈｉｓ、Ａｒｇ、Ｌｙｓ；オルニチン（Ｏｒｎ）
ＩＶ．大型で、脂肪族で、非極性の残基：
Ｍｅｔ、Ｌｅｕ、Ｉｌｅ、Ｖａｌ、Ｃｙｓ、ノルロイシン（Ｎｌｅ）、ホモシステイン
Ｖ．大型で、芳香族の残基：
Ｐｈｅ、Ｔｙｒ、Ｔｒｐ、アセチルフェニルアラニン。
本明細書で用いる一般用語「ポリエチレングリコール鎖」又は「ＰＥＧ鎖」は、一般式Ｈ（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎＯＨ（ｎは９以上）によって表される、分枝鎖又は直鎖形状を取る、エチレンオキシド及び水の縮合ポリマーの混合物を指す。それ以上の特定が無い場合、この用語は、５００から８０，０００ダルトンの範囲から選ばれる平均総分子量を持つ、エチレングリコールのポリマーを含むことが意図される。「ポリエチレングリコール鎖」又は「ＰＥＧ鎖」は、その、凡その平均分子量を示すために、数字接尾語と組み合わせて使用される。例えば、ＰＥＧ−５，０００は、約５，０００ダルトンの平均総分子量を持つポリエチレングリコール鎖を指す。
本明細書で用いる「ＰＥＧ化」という用語、及び同様の用語は、ポリエチレングリコール鎖を結合することによってその天然状態から修飾されている化合物を指す。「ＰＥＧ化ポリペプチド」とは、ＰＥＧ鎖を共有結合させたポリペプチドである。
本明細書で用いる「リンカー」とは、二つの別々の実体を互いに結合する、結合手、分子、又は分子の基である。リンカーは、二つの実体の間の最適間隔を実現してもよいし、或いはさらに、二つの実体の互いからの分離を可能とする不安定リンカーを供給してもよい。不安定結合としては、光分断基、酸不安定成分、塩基不安定成分、及び酵素切断可能基が挙げられる。
本明細書で用いる「インスリン二量体」とは、リンカーを介して互いに共有結合される二つのインスリンペプチドを含む複合体である。それ以上の特徴説明無く使用される場合、インスリン二量体という用語は、インスリンのホモ二量体とインスリンのヘテロ二量体の両方を含む。インスリンホモ二量体は、二つの同一サブユニット（それぞれがＡ及びＢ鎖を含む）を含み、一方、インスリンヘテロ二量体は、異なる二つのサブユニットを含むが、ただし、これらの二つのサブユニットは、事実上互いに近似する。
本明細書で用いる、ｎが１から６までであってもよい「Ｃ１−Ｃｎアルキル」という用語は、１から指定数までの炭素原子を有する、分枝状又は直鎖状アルキル基を表す。典型的Ｃ１−Ｃ６アルキル基としては、ただしこれらに限定されないが、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソ−プロピル、ブチル、イソ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシルなどが挙げられる。
本明細書で用いる、ｎが２から６までであってもよい「Ｃ２−Ｃｎアルケニル」という用語は、２から指定数の炭素原子及び少なくとも１個の二重結合を有する、オレフィン的に不飽和な、分枝状又は直鎖状アルキル基を表す。このような基の例としては、ただしこれらに限定されないが、１−プロペニル、２−プロペニル（−ＣＨ２−ＣＨ＝ＣＨ２）、１，３−ブタジエニル、（−ＣＨ＝ＣＨＣＨ＝ＣＨ２）、１−ブテニル（−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ３）、ヘキセニル、ペンチニルなどが挙げられる。
ｎが２から６までであってもよい「Ｃ２−Ｃｎアルキニル」という用語は、２からｎ個の炭素原子を有する、不飽和の、分枝状又は直鎖状の基を表す。このような基の例としては、ただしこれらに限定されないが、１−プロピニル、２−プロピニル、１−ブチニル、２−ブチニル、１−ペンチニルなどが挙げられる。
本明細書で用いる「アリール」という用語は、例えば、ただしこれらに限定されないが、フェニル、ナフチル、テトラヒドロナフチル、インダニル、インデニルなどを含む、一つ又は二つの芳香環を有する単環又は二環の炭素環系を指す。アリール環のサイズ、及び、置換基又は結合基の存在は、存在する炭素の数を表示することによって示される。例えば、「（Ｃ１−Ｃ３アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）」という用語は、１〜３員のアルキル鎖を介して、母体成分に付着される、５〜１０員のアリールを指す。
本明細書で用いる「ヘテロアリール」という用語は、一つ又は二つの芳香環、及び、芳香環の中に少なくとも一つの窒素、酸素、又は硫黄を含む、単環又は二環の系を指す。ヘテロアリール環のサイズ、及び、置換基又は結合基の存在は、存在する炭素の数を表示することによって示される。例えば、「（Ｃ１−Ｃｎアルキル）（Ｃ５−Ｃ６ヘテロアリール）」という用語は、１〜「ｎ」員のアルキル鎖を介して、母体成分に付着される、５又は６員のヘテロアリールを指す。
「Ｃ３−Ｃｎシクロアルキル」という用語は、炭素及び水素原子を含む、非芳香族の、単環又は多環を指し、ここで、下付数字は、存在する炭素原子の数を示す。例えば、Ｃ３−Ｃ８シクロアルキルという用語は、化合物シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、及びシクロオクチルを表す。
「Ｃ３−Ｃｎヘテロ環」という用語は、１から「ｎ−１」個のヘテロ原子を含むヘテロ環系を指し、ここで、ヘテロ原子は、酸素、硫黄、及び窒素から成る群から選ばれる。例えば、「５−員のヘテロ環」又は「Ｃ５ヘテロ環」と言う語句は、ただしこれらに限定されないが、一つのヘテロ原子を有する５員のヘテロ環（例えば、チオフェン類、ピロール類、フラン類）；１，２又は１，３位置に二つのヘテロ原子を有する５−員のヘテロ環（例えば、オキサゾール類、ピラゾール類、イミダゾール類、チアゾール類、プリン類）；三つのヘテロ原子を有する５−員のヘテロ環（例えば、トリアゾ−ル類、チアジアゾール類）を含む。
本明細書で用いる「Ｃ３−Ｃｎ員環」という用語は、互いに結合されて環を形成する、合計３から「ｎ」個の元素を含む、飽和又は不飽和の炭化水素環状構造を指し、ここで、環元素は、Ｃ、Ｏ、Ｓ、及びＮから成る群から選ばれる。この用語は、シクロアルキル類、ヘテロ環類、アリール類、及びヘテロアリール類を包含することが意図される。
本明細書で用いる「患者」という用語は、それ以外に表示の無い場合、飼養される、任意の温血脊椎動物（例えば、ただしこれらに限定されないが、家畜、ウマ、ネコ、イヌ、及びその他のペット）及びヒトを包含することが意図される。
＜実施態様＞
本開示は、インスリンペプチドの作用開始を遅らせ、その半減期を延長するように処方され、したがって基剤としてのインスリンペプチドの治療示数を向上させる、インスリンプロドラッグ誘導体を提供する。本明細書において開示されるインスリンプロドラッグの化学作用は、非酵素的変性機構を介して該プロドラッグを活性化することを可能とする。開示のプロドラッグの化学作用は、活性部位アミンへ化学的に結合させてアミドを形成することが可能であり、このアミドは、ジケトピペラジン形成及び該プロドラッグの放出と同時に、母体アミンに再転換される。この新規の、生物学的に優しいプロドラッグの化学作用は、生理的条件下（例えば、水性環境における、約７のｐＨ、３７℃）に自発的に分解するが、酵素的分解には依存しない。プロドラッグ誘導体の持続時間は、ジペプチドプロドラッグ配列の選択によって決定され、したがって、プロドラッグの柔軟な処方を可能とする。
一実施態様によれば、生理的条件下で１〜１００時間の、非酵素的活性化半減期（ｔ１／２）を有するプロドラッグが提供される。本発明で開示される生理的条件とは、水性環境下での、約３５から４０℃の温度及び約７．０から約７．４のｐＨを含むことが意図され、より典型的には、７．２から７．４のｐＨ及び３６から３８℃の温度を含むことが意図される。一実施態様では、生理的条件下でジケトピペラジン形成を経過することが可能なジペプチドが、アミド結合を介してインスリンペプチドに共有結合される。
有利なことに、プロドラッグの切断速度、したがってその活性化は、ジペプチドのプロ成分の構造及び立体化学、及びさらに、求核基の強度に依存する。本明細書に開示されるプロドラッグは、最終的には、該薬剤の天然受容体による認識が可能な構造に化学的に変換され、ここで、その化学的変換の速度が、インビボでの生物学的作用の開始時間及び持続時間を決める。本出願において開示されるプロドラッグの化学作用は、付加的な化学的添加剤又は酵素に依存しない分子内化学的反応に依拠する。変換速度は、ジペプチドの置換基の化学的性質、及び、生理的条件下におけるその切断によって制御される。生理的ｐＨ及び温度は、高度に画定される範囲内に納まるように緊密に制御されているので、プロドラッグから薬剤への変換速度は、患者内においても、患者間においても、高度の再現性を示す。
本明細書において開示されるように、生物活性ポリペプチドが、少なくとも約１時間、より典型的には２０時間を上回り、１００時間未満の、延長された半減期を有し、生理的条件下に、内在性化学的不安定によって駆動される非酵素的反応を介して活性型に変換される、プロドラッグが提供される。一実施態様では、プロドラッグの非酵素的活性化ｔ１／２時間は、１−１００時間、より典型的には１２から７２時間であり、一実施態様では、ｔ１／２は、リン酸バッファー溶液（例えば、ＰＢＳ）中、３７℃、ｐＨ７．２においてプロドラッグをインキュベートすることによって測定した場合、２４−４８時間である。各種プロドラッグの半減期は、式ｔ１／２＝．６９３／ｋを用いて計算される。該式において、「ｋ」は、プロドラッグ分解の一次の速度定数である。一実施態様では、プロドラッグの活性化は、アミド結合したジペプチドの切断後、及び、ジケトピペラジン又はジケトモルフォリン、及び活性インスリンペプチドの形成後に起こる。
生理的条件下に分子内分解を促進して活性ペプチドを放出する、天然アミノ酸及び／又は合成アミノ酸から構成される特定のジペプチドが、既に特定されている。このジペプチドは、天然インスリンの上に存在するアミノ基に対して、又は、天然インスリンペプチドを修飾することによって該インスリンペプチドの中に導入されたアミノ基に対して、（アミド結合を介して）結合させることが可能である。一実施態様では、ジペプチド構造は、ほ乳類血清中に存在するペプチダーゼ、例えば、ジペプチジルペプチダーゼＩＶ（ＤＰＰ−ＩＶ）を含むペプチダーゼによる切断に抵抗するように選ばれる。したがって、一実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素の、生物活性ペプチドからの切断速度は、プロテアーゼの不在下に反応を実行するのに比べ、反応が、血清プロテアーゼの存在下に生理的条件を用いて実行される場合、事実上強化されない（例えば、２Ｘを超えない）。したがって、インスリンペプチドからのジペプチドプロドラッグ要素の切断半減期（生理的条件下のＰＢＳ中で）は、ＤＰＰ−ＩＶプロテアーゼを含む溶液における、インスリンペプチドからのジペプチドプロドラッグ要素の切断半減期の２倍、３倍、４倍、又は５倍以下である。一実施態様では、ＤＰＰ−ＩＶプロテアーゼを含む溶液は血清であり、より詳細には、ヒトの血清を含む、ほ乳類の血清である。
一実施態様によれば、ジペプチドプロドラッグ要素は、構造Ｕ−Ｏを含み、ここで、Ｕはアミノ酸又はヒドロキシル酸であり、ＯはＮ−アルキル化アミノ酸である。一実施態様では、Ｕ、Ｏ、又は、Ｕ−Ｏが結合されるインスリンペプチドのアミノ酸は、非コードアミノ酸である。一実施態様では、Ｕ及び／又はＯは、Ｄ−立体異性体配置を持つアミノ酸である。ある例示の実施態様では、Ｕは、Ｄ立体異性体配置を持つアミノ酸であり、Ｏは、Ｌ立体異性体配置を持つアミノ酸である。ある例示の実施態様では、Ｕは、Ｌ立体異性体配置を持つアミノ酸であり、Ｏは、Ｄ立体異性体配置を持つアミノ酸である。ある例示の実施態様では、Ｕは、Ｄ立体異性体配置を持つアミノ酸であり、Ｏは、Ｄ立体異性体配置を持つアミノ酸である。一実施態様では、ＯはＮ−アルキル化アミノ酸であるが、プロリンではない。一実施態様では、アミノ酸ＯのＮ−アルキル化される基は、Ｃ１−Ｃ１８アルキルであり、一実施態様では、Ｎ−アルキル化される基は、Ｃ１−Ｃ６アルキルである。一実施態様では、Ｕ−Ｏは、本明細書で定義される式Ｉの構造を含むジペプチドである。
一実施態様では、ジペプチドは、インスリンペプチドに対し、Ａ鎖又はＢ鎖のＮ−末端アミノ基から選ばれるアミノ基、又は、インスリンペプチドの活性部位に存在するアミノ酸の側鎖アミノ基において結合される。一実施態様によれば、ジペプチド延長部は、活性部位に、又はその近傍に存在するリシン残基の側鎖アミンを介してインスリンペプチドに共有結合される。一実施態様では、ジペプチド延長部は、合成アミノ酸又は修飾アミノ酸を介して結合され、ここで、合成アミノ酸又は修飾アミノ酸は、ジペプチド延長部の共有結合に好適な官能基（例えば、アミノ−フェニルアラニンの芳香族アミン）を提示する。一実施態様によれば、ジペプチドは、Ａ又はＢ鎖のＮ−末端アミノ基、又は、位置Ａ１９、Ｂ１６、又はＢ２５に存在する芳香族アミン（例えば、４−アミノ−フェニルアラニン残基）の側鎖アミノ基から選ばれるアミノ基において、インスリンペプチドに結合される。一実施態様では、Ｕ−Ｏジペプチドは、位置Ａ１９に存在する４−アミノフェニルアラニンを介して位置Ａ１９に結合される。
ジペプチドプロドラッグ要素は、それ自身のインスリン類縁体へのアミド結合を、生理的条件下で酵素活性不在下に、自発的に切断するように設計される。一実施態様では、ジペプチド延長部のＮ−末端アミノ酸は、Ｃ−アルキル化アミノ酸（例えば、アミノイソブチル酸）を含む。一実施態様では、ジペプチドのＣ−末端アミノ酸は、Ｎ−アルキル化アミノ酸（例えば、プロリン又はＮ−メチルグリシン）を含む。一実施態様では、ジペプチドは、Ｎ−末端Ｃ−アルキル化アミノ酸の後にＮ−アルキル化アミノ酸が続く配列を含む。
本出願人らは、Ａ鎖の位置１９において天然のチロシンの代わりに４−アミノフェニルアミノ酸を選択的に挿入することが、インスリンペプチドの効力を喪失することなく許容されることを発見した（図３参照）。その後、本明細書に開示されるジペプチドプロドラッグ成分によって、この活性部位アミノ基を化学的にアミド化すると、インスリンの受容体結合活性が急激に低減され、したがって、これは好適なインスリンプロドラッグを提供する（図６参照、データは、ＩＧＦ１Ｙ１６Ｌ１７（ｐ−ＮＨ２−Ｆ）Ａ１９類縁体に関するものであり、これは、インスリン（ｐ−ＮＨ２−Ｆ）Ａ１９に匹敵する活性を持つことが実証されている、図４参照）。したがって、一実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素は、アミド結合を介してＡ１９の、４−アミノフェニルアラニンの芳香環に結合され、ここで、ジペプチドのＣ−末端アミノ酸は、Ｎ−アルキル化アミノ酸を含み、ジペプチドのＮ−末端アミノ酸は任意のアミノ酸である。
このジペプチドプロドラッグ成分はさらに、インスリンペプチドのさらに別の部位に付着させて、インスリンのプロドラッグ又は沈着類縁体を調製することが可能である。一実施態様によれば、インスリンのプロドラッグ／沈着類縁体であって、Ａ鎖と、Ｂ鎖と、Ａ鎖又はＢ鎖のＮ−末端アミノ基、又は、例えば、位置Ａ１９、Ｂ１６、又はＢ２５に存在する４−アミノ−フェニルアラニン残基の芳香族アミンに結合されるアミノ酸を含む、内部アミノ酸の側鎖アミノ基、から成る群から選ばれる一つ以上の部位に対し、アミド結合を介して結合されるジペプチドとを含む、プロドラッグ／沈着類縁体が提供される。一実施態様では、インスリンペプチドは、二つのジペプチド要素を含み、ここで、該ジペプチド要素は、必要に応じて、ＰＥＧ化、アルキル化、アシル化されているか、若しくは、沈着ポリマーに結合される。一実施態様では、ジペプチドは、Ｎ−末端Ｃ−アルキル化アミノ酸に続けてＮ−アルキル化アミノ酸を含む。
インスリンプロドラッグ類縁体を含むＡ鎖及びＢ鎖は、各ペプチドの天然配列（すなわち、配列番号１及び配列番号２）を含んでもよく、若しくは、配列番号１及び／又は配列番号２の誘導体において、位置Ａ１９、Ｂ１６、又はＢ２５におけるアミノ酸の、４−アミノフェニルアラニンへの修飾、及び／又は、Ａ５、Ａ８、Ａ９、Ａ１０、Ａ１４、Ａ１５、Ａ１７、Ａ１８、Ａ１９、及びＡ２１、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ９、Ｂ１０、Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ１７、Ｂ２０、Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ２６、Ｂ２７、Ｂ２８、Ｂ２９、及びＢ３０から選ばれる位置における、１個以上のアミノ酸置換、又は、位置Ｂ１−４及びＢ２６−３０の内のいずれか、又は全ての欠失を含む、誘導体を含んでもよい。一実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素は、Ａ又はＢ鎖のＮ−末端アミノ基に結合され、ここで、ジペプチドプロドラッグ要素のＣ−末端アミノ酸は、Ｎ−アルキル化アミノ酸を含み、ジペプチドプロドラッグ要素のＮ−末端アミノ酸は、任意のアミノ酸であるが、ただし、ジペプチドのＣ−末端アミノ酸がプロリンである場合、ジペプチドのＮ−末端アミノ酸は、Ｃ−アルキル化アミノ酸を含むことを条件とする。
一実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素は、式Ｉの一般構造を有する化合物を含み：
Figure 2012512901
 上式において、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、及びＲ８は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）、及びＣ１−Ｃ１２アルキル（Ｗ）Ｃ１−Ｃ１２アルキルから成る群から選ばれ、ここに、Ｗは、Ｎ、Ｓ、及びＯから成る群から選ばれるヘテロ原子であるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ１２シクロアルキル又はアリールを形成し；又は、Ｒ４及びＲ８は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ６シクロアルキルを形成し；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及び（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキルであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
Ｒ７は、Ｈ及びＯＨから成る群から選ばれ、ただし、Ｒ４及びＲ３が、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成する場合、Ｒ１及びＲ２は共にＨ以外であることを条件とする。
別の実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素は、下記の一般構造を含み：
Figure 2012512901
 上式において、
Ｒ１及びＲ８は、Ｈ又はＣ１−Ｃ８アルキルから成る群から選ばれ；
Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ１２シクロアルキルを形成し；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６はＨ、Ｃ１−Ｃ８アルキルであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれ、ただし、式Ｉのジペプチドが、ペプチドのＮ−末端アミノを介して結合され、Ｒ４及びＲ３が、それらが付着する原子と一緒になって５又は６員のヘテロ環を形成する場合、Ｒ１及びＲ２は共にＨではないことを条件とする。一実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素の第１アミノ酸及び／又は第２アミノ酸は、Ｄ立体異性体配置を持つアミノ酸である。
一実施態様では、式Ｉのプロドラッグ要素が提供され：
ここで、Ｒ１は、Ｈ及びＣ１−Ｃ１８アルキルから成る群から選ばれ；且つ、
Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ８シクロアルキル環を形成し；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６はＨであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
Ｒ７は、Ｈ及びＯＨから成る群から選ばれ、且つ、Ｒ８はＨである。一実施態様では、Ｒ３はＣ１−Ｃ８アルキルであり、Ｒ４は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ６アルキル、ＣＨ２ＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成する。
さらに別の実施態様では、式Ｉのプロドラッグ要素が提供され、ここで、
Ｒ１は、Ｈ及びＣ１−Ｃ１８アルキルから成る群から選ばれ；且つ、
Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ８シクロアルキル環を形成し；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６はＨであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれ、且つ、Ｒ８はＨであるが、ただし、Ｒ４及びＲ３が、それらが付着する原子と一緒になって５又は６員のヘテロ環を形成する場合、Ｒ１及びＲ２は共にＨではない。一実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素の第１アミノ酸及び／又は第２アミノ酸は、非コードアミノ酸であり、一実施態様では、Ｄ立体異性体配置を持つアミノ酸である。
他の実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素は、式Ｉの構造を有し、該式において、
Ｒ１及びＲ８は、それぞれ独立に、Ｈ又はＣ１−Ｃ１８アルキルであり；
Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ８シクロアルキルを形成し；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ８アルキルであり；
Ｒ５はＮＨＲ６であり；
Ｒ６はＨ又はＣ１−Ｃ８アルキルであり；
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれ、且つ、Ｒ８はＨである。
さらに別の実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素は式Ｉの構造を有し、該式において：
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、又は（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７であるか；又は、Ｒ１及びＲ２は、−（ＣＨ２）ｐ−を介して結合され、前式においてｐは２−９であり；
Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであり；
Ｒ４及びＲ８はそれぞれ水素であり；
Ｒ５はＮＨ２であり；且つ
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれる。
さらに別の実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素は式Ｉの構造を有し、該式において：
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、及び（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７から成る群から選ばれるか；又は、Ｒ１及びＲ２は、（ＣＨ２）ｐを介して結合され、前式においてｐは２−９であり；
Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって、４−１２ヘテロ環を形成し；
Ｒ４及びＲ８は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７から成る群から選ばれ；
Ｒ５はＮＨ２であり；且つ
Ｒ７は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれるが、ただし、Ｒ１及びＲ２は共に水素ではなく、Ｒ４又はＲ８の少なくとも一方は水素であることを条件とする。
別の実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素は式Ｉの構造を有し、該式において：
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ８アルキル、及び（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２から成る群から選ばれ；又は、Ｒ１及びＲ２は、（ＣＨ２）ｐを介して結合され、前式においてｐは２−９であり；
Ｒ３はＣ１−Ｃ６アルキルであるか、又は、Ｒ３及びＲ８は、それらが付着する原子と一緒になって４−６ヘテロ環を形成し；
Ｒ４は、水素及びＣ１−Ｃ８アルキルから成る群から選ばれ；
Ｒ８は水素であり；且つ、
Ｒ５はＮＨ２であるが、ただし、Ｒ１及びＲ２は共に水素ではないことを条件とする。
さらに別の実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素は式Ｉの構造を有し、該式において：
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ８アルキル、及び（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２から成る群から選ばれ；
Ｒ３はＣ１−Ｃ８アルキルであり；
Ｒ４及びＲ８はそれぞれ水素であり；且つ、
Ｒ５はＮＨ２であるが、ただし、Ｒ１及びＲ２は共に水素ではないことを条件とする。
別の実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素は式Ｉの構造を有し、該式において：
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ８アルキル、及び（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２から成る群から選ばれ；又は、Ｒ１及びＲ２は、（ＣＨ２）ｐを介して結合され、前式においてｐは２−９であり；
Ｒ３はＣ１−Ｃ８アルキルであり；
Ｒ４は、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７であり；
Ｒ５はＮＨ２であり；
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ８アルキル、及び（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨから成る群から選ばれ；
Ｒ８は水素であるが、ただし、Ｒ１及びＲ２は共に水素ではないことを条件とする。
別の実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素は式Ｉの構造を有し、該式において：
Ｒ１は、水素、Ｃ１−Ｃ８アルキル、及び（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７から成る群から選ばれ；
Ｒ２は水素であり；
Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであり；
Ｒ４及びＲ８は、それぞれ水素であり；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキルであるか、又はＲ６及びＲ１は、それらが付着する原子と一緒になって４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれるが、ただし、Ｒ１がアルキルであるか、又は（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７である場合、Ｒ１及びＲ５は、それらが付着する原子と一緒になって４−１１ヘテロ環を形成することを条件とする。
一実施態様では、インスリンペプチド及びアミド結合ジペプチドを含む、インスリンプロドラッグ類縁体が提供される。より詳細には、インスリンプロドラッグ類縁体は、Ａ鎖及びＢ鎖を含み、ここで、Ａ鎖は、配列Ｚ−ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３−Ｒ１３（配列番号３）、又は、配列番号３とは、位置Ａ５、Ａ８、Ａ９、Ａ１０、Ａ１４、Ａ１５、Ａ１７、Ａ１８から選ばれる位置における、１から９、１から５、又は１から３個のアミノ酸修飾で異なる（天然インスリンＡ鎖に対し）、配列番号３の類縁体、を含み、Ｂ鎖は、Ｊ−Ｘ１４−Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８（配列番号１４）なる配列、又は、配列番号１４とは、位置Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ１７、Ｂ２０、Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ２６、Ｂ２７、Ｂ２８、Ｂ２９、及びＢ３０から選ばれる位置における、１から１０、１から５、又は１から３個のアミノ酸修飾で異なる（天然インスリンＢ鎖に対し、すなわち、配列番号１４のアミノ酸Ｘ４は、天然インスリンの位置Ｂ５に対応する）、配列番号１４の類縁体、を含む。Ｚ及びＪは、それぞれ独立に、Ｈか、又は、式Ｉの一般構造を含むジペプチドである：
Figure 2012512901
Ｘ１４は、「Ｊ」要素を、Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８（配列番号１４）に接合する結合手であるか、若しくは、Ｘ１４は、「Ｊ」要素を、Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８（配列番号１４）配列に接合する配列であって、Ｘ９ＶＮＱ（配列番号２１）、ＶＮＱ、ＮＱ、及び、Ｑから成る群から選ばれる１から４個のアミノ酸の配列を表す。
Ｘ１は、トレオニン及びヒスチジンから成る群から選ばれ；
Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、ｍは０−３から選ばれる整数であり、Ｘは、ＯＨ、ＮＨ２、ＮＨＲ１０、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１０は、Ｈであるか、又は、下記の式Ｉの一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 Ｘ３は、アスパラギン、グリシン、アラニン、トレオニン、及びセリンから成る群から選ばれ；
Ｘ４は、ヒスチジン及びトレオニンから成る群から選ばれ；
Ｘ５は、アラニン、グリシン、及びセリンから成る群から選ばれ；
Ｘ６は、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモシステイン酸、及びシステイン酸から成る群から選ばれ；
Ｘ７は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、ｍは０−３から選ばれる整数であり、Ｘ１２は、ＯＨ、ＮＨ２、ＮＨＲ１１、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１１は、Ｈであるか、又は、下記の式Ｉの一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 Ｘ８は、下記の一般構造の酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、ｍは０−３から選ばれる整数であり、Ｘ１３は、Ｈ、ＯＨ、ＮＨ２、ＮＨＲ１２、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１２は、Ｈであるか、又は、下記の式Ｉの一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 Ｘ９は、フェニルアラニン及びデスアミノ−フェニルアラニンから成る群から選ばれ；上式において、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、及びＲ８は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）、及びＣ１−Ｃ１２アルキル（Ｗ）Ｃ１−Ｃ１２アルキルから成る群から選ばれ、ここに、Ｗは、Ｎ、Ｓ、及びＯから成る群から選ばれるヘテロ原子であるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ１２シクロアルキル又はアリールを形成し；又は、Ｒ４及びＲ８は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ６シクロアルキルを形成し；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及び（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキルであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ７は、Ｈ及びＯＨから成る群から選ばれ；且つ、
Ｒ１３は、ＣＯＯＨ又はＣＯＮＨ２である。一実施態様では、Ｒ１３はＣＯＯＨであり、Ｂ鎖のカルボキシ末端アミノ酸は、天然のアルファ炭素カルボキシル基の代わりにアミド（ＣＯＮＨ２）を有する。一実施態様では、Ｘ、Ｘ１２、Ｘ１３、Ｊ、及びＺの内の一つ以上は、式Ｉの一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 一実施態様では、Ｘ、Ｘ１２、Ｘ１３、Ｊ、及びＺの内の少なくとも一つは、式Ｉの一般構造のジペプチドを含み：
Figure 2012512901
 一実施態様によれば、Ｘ、Ｘ１２、Ｘ１３、Ｊ、及びＺの内の少なくとも一つは、式Ｉの一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 一実施態様では、Ｘ、Ｘ１２、Ｘ１３、Ｊ、及びＺの内の一つだけが、式Ｉの一般構造のジペプチドを含み：
Figure 2012512901
 （すなわち、ジペプチドプロドラッグ要素が一つだけインスリンペプチドに付着される）。さらに、ジペプチドプロドラッグ要素が、Ａ又はＢ鎖のＮ−末端に結合され（すなわち、Ｊ又はＺのどちらかがジペプチドを含む場合）、且つ、Ｒ４及びＲ３が、それらが付着する原子と一緒になって４、５、又は６員のヘテロ環を形成する場合、Ｒ１及びＲ２の少なくとも一つは、Ｈ以外であり、一実施態様では、Ｒ１及びＲ２の両方ともＨ以外である。一実施態様では、Ｊ及びＺは共にＨであり、Ｘ１２はＯＨであり、Ｘ１３はＨか又はＯＨであり、ＸはＮＨＲ１０であり、ここで、Ｒ１０は、式Ｉの一般構造を含むジペプチドである。さらに別の実施態様では、Ａ鎖は、配列ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３−Ｒ１３（配列番号３）を含み、Ｂ鎖配列は、Ｘ１４−Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８（配列番号１４）なる配列を含み、ｍは１であり、Ｘ１２はＯＨであり、Ｘ１３はＨか又はＯＨであり、ＸはＮＨＲ１０であり、ここで、Ｒ１０は、式Ｉの一般構造を含むジペプチドであり、Ｒ１３はＣＯＯＨであり、Ｂ鎖のカルボキシ末端アミノ酸は、天然のアルファ炭素カルボキシル基の代わりにアミド（ＣＯＮＨ２）を有し、他の表示は直上に定義した通りである。
一実施態様では、Ｘ、Ｘ１２、Ｘ１３、Ｊ、及びＺにおいて存在するジペプチドは、式Ｉの一般構造を含み：
Figure 2012512901
 上式において、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、及びＲ８は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）、及びＣ１−Ｃ１２アルキル（Ｗ１）Ｃ１−Ｃ１２アルキルから成る群から選ばれ、ここに、Ｗ１は、Ｎ、Ｓ、及びＯから成る群から選ばれるヘテロ原子であるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ１２シクロアルキルを形成し；又は、Ｒ４及びＲ８は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ６シクロアルキルを形成し；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及び（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキルであるか、又は、Ｒ６及びＲ１は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれるが、ただし、Ｒ４及びＲ３が、それらが付着する原子と一緒になって５又は６員のヘテロ環を形成する場合、Ｒ１及びＲ２は共に水素ではないことを条件とする。一実施態様では、Ｊ又はＺが式Ｉのジペプチドを含み、且つ、Ｒ４及びＲ３が、それらが付着する原子と一緒になって４、５、又は６員のヘテロ環を形成する場合、Ｒ１及びＲ２は共に水素ではない。
一実施態様では、Ｒ１は、Ｈ及びＣ１−Ｃ８アルキルから成る群から選ばれ；
Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれ；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６はＨであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって５又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ７は、水素又はＯＨであり、且つ、Ｒ８はＨである。別の実施態様によれば、ｍは１であり、Ｒ８はＨであり、Ｒ３はＣ１−Ｃ６アルキルであり、Ｒ４は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ４アルキル、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、及び（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６アリール）Ｒ７から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成する。一実施態様では、ｍは１であり、Ｒ８はＨであり、Ｒ３はＣ１−Ｃ６アルキルであり、Ｒ４は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ４アルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成する。さらに別の実施態様では、Ｘ９はフェニルアラニンであり、単一ジペプチド延長部は、Ａ鎖又はＢ鎖のＮ−末端に対するアミド結合を介して、インスリンペプチドに結合される。別の実施態様では、インスリンペプチドは、Ａ鎖の位置１９において４アミノフェニルアラニン置換を含み、単一ジペプチド延長部は、該４アミノフェニルアラニンの芳香族アミンにおいて形成されるアミド結合を介してインスリンペプチドに結合される。一実施態様では、本明細書において開示されるインスリン類縁体は、Ａ鎖及び／又はＢ鎖のＣ−末端カルボキシレートの代わりに、Ｃ−末端アミド又はエステルを含む。
一実施態様によれば、式Ｉのジペプチドはさらに、インスリン又はＩＧＦ−１受容体と相互作用するインスリン類縁体の能力を妨げる大型ポリマーを含むように、修飾される。その後、ジペプチドを切断することによって、インスリン類縁体は、ジペプチド複合体から放出され、ここで、解放されたインスリンは、完全な活性を帯びる。一実施態様によれば、Ｊは、式Ｉのジペプチドを含み、ここで、式Ｉのジペプチドはさらに、インスリン又はＩＧＦ−１受容体と相互作用するインスリン類縁体の能力を妨げる大型ポリマーを含むように、修飾される。一実施態様によれば、Ｘ、Ｘ１２、Ｘ１３、Ｊ、及びＺの内の一つは、式Ｉの一般構造のジペプチドを含み：
Figure 2012512901
 ここで、式Ｉのジペプチドは、ＰＥＧ化、アルキル化、又はアシル化されている。一実施態様では、Ｊ、Ｚ、又はＸのいずれかは、ＰＥＧ化、アルキル化、又はアシル化された式Ｉのジペプチドを含み、一実施態様では、Ｊは、アシル化又はＰＥＧ化された式Ｉのジペプチドを含む。
一実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素は、インスリンペプチドに対し、Ａ鎖又はＢ鎖のＮ−末端にアミド結合を介して共有結合されるか、又は、内部アミノ酸のアミン含有側鎖に対して付着され、ここで、ジペプチドはさらに、ジペプチドに結合される沈着ポリマーを含む。一実施態様では、インスリンペプチドの、ある天然アミノ酸は、式Ｉのジペプチドとアミド結合を形成するのに好適なアミノ酸によって置換される。一実施態様では、沈着物含有ジペプチドが、Ａ１４、Ａ１９、Ｂ１６、Ｂ２８、及びＢ２９から選ばれる位置において結合される。一実施態様では、単一のジペプチド要素に対し、二つ以上の沈着ポリマーが結合される。沈着ポリマーとしては、生体適合性であり、且つ、ジペプチドの共有結合によって修飾されるインスリンペプチドが、注入部位に封鎖保存されるか、及び／又は、患者への投与時、その対応する受容体と相互作用することができなくするほど十分な大きさを持つものが選ばれる。その後、ジペプチドを切断することによって、インスリンペプチドは放出されて、その意図される標的と相互作用する。
一実施態様によれば、沈着（ｄｅｐｏｔ）ポリマーは、当業者に公知の生体適合性ポリマーから選ばれる。沈着ポリマーは、典型的には、約２０，０００から１２０，０００ダルトンの範囲から選ばれるサイズを有する。一実施態様では、沈着ポリマーは、約４０，０００から１００，０００、又は約４０，０００から８０，０００ダルトンの範囲から選ばれるサイズを有する。一実施態様では、沈着ポリマーは、約４０，０００、５０，０００、６０，０００、７０，０００、又は８０，０００ダルトンのサイズを有する。適切な沈着ポリマーとしては、ただしこれらに限定されないが、デキストラン、ポリラクチド、ポリグリコリド、カプロラクトン系ポリマー、ポリ（カプロラクトン）、ポリ無水物、ポリアミン、ポリエステルアミド、ポリオルトエステル、ポリジオキサノン、ポリアセタール、ポリケタール、ポリカーボネート、ポリフォスフォエステル、ポリエステル、ポリブチレンテレフタレート、ポリオルトカーボネート、ポリフォスファゼン、コハク酸塩、ポリ（リンゴ酸）、ポリ（アミノ酸）、ポリビニールピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリヒドロキシセルロース、ポリサッカリド、キチン、キトサン、ヒアルロン酸、及び、コポリマー、ターポリマー、及びそれらの混合物、及び生分解性ポリマー、及び、カプロラクトン系ポリマー、ポリカプロラクトンを含む、そのコポリマー、及び、ポリブチレンテレフタレートを含むコポリマー、が挙げられる。一実施態様では、沈着ポリマーは、ポリエチレングリコール、デキストラン、ポリ酪酸、ポリグリコール酸、及び、酪酸とグリコール酸のコポリマー、から成る群から選ばれ、一つの特定の実施態様では、沈着ポリマーはポリエチレングリコールである。一実施態様では、沈着ポリマーは、ポリエチレングリコール鎖であり、ジペプチド要素に結合される沈着ポリマー（単数又は複数）の併合分子量は４０，０００から８０，０００ダルトンである。
一実施態様によれば、式Ｉのジペプチドはさらに、ポリエチレンオキシド、アルキル、又はアシル基を含む。一実施態様では、一つ以上のポリエチレンオキシド鎖が、式Ｉのジペプチドに結合され、ここで、ポリエチレンオキシド鎖の合計分子量は、約２０，０００から約８０，０００ダルトン、又は４０，０００から８０，０００ダルトン、又は４０，０００から６０，０００ダルトンの範囲にある。一実施態様では、ポリエチレンオキシドはポリエチレングリコールである。一実施態様では、式Ｉのジペプチドに対し、約４０，０００ダルトンの分子量を持つポリエチレングリコール鎖が結合される。別の実施態様では、式Ｉのジペプチドは、血清アルブミンに結合するのに十分な大きさのアシル基によってアシル化されており、そのため、投与時、インスリン類縁体を不活性化する。アシル基は、直鎖又は分枝鎖状であってもよく、一実施態様では、Ｃ１６からＣ３０脂肪酸である。例えば、アシル基は、Ｃ１６脂肪酸、Ｃ１８脂肪酸、Ｃ２０脂肪酸、Ｃ２２脂肪酸、Ｃ２４脂肪酸、Ｃ２６脂肪酸、Ｃ２８脂肪酸、又はＣ３０脂肪酸の内のいずれかであってもよい。一実施態様では、アシル基は、Ｃ１６からＣ２０脂肪酸、例えば、Ｃ１８脂肪酸又はＣ２０脂肪酸である。
一実施態様によれば、Ａ鎖配列及びＢ鎖配列を含む、インスリンプロドラッグ類縁体が提供され、ここで、Ａ鎖は、配列ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３−Ｒ１３（配列番号３）、及び、Ｂ鎖配列は、Ｘ１４−Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８（配列番号１４）の配列を含み、ここで、
Ｘ１４は、Ｎ−末端アミン、Ｘ９ＶＮＱ（配列番号２１）、ＶＮＱ、ＮＱ、及び、Ｑから成る群から選ばれ、Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８−Ｒ１４（配列番号１４）配列に「Ｊ」要素を接合する。
Ｘ１は、トレオニン及びヒスチジンから成る群から選ばれ；
Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｕは、アミノ酸又はヒドロキシル酸であり、Ｏは、アミド結合を介して結合されるＮ−アルキル化アミノ酸であり；
Ｘ３は、アスパラギン、オルニチン、グリシン、アラニン、トレオニン、及びセリンから成る群から選ばれ；
Ｘ４は、ヒスチジン及びトレオニンから成る群から選ばれ；
Ｘ５は、アラニン、グリシン、及びセリンから成る群から選ばれ；
Ｘ６は、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモシステイン酸、及びシステイン酸から成る群から選ばれ；
Ｘ７は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、ｍは０−３から選ばれる整数であり、Ｘ１２は、ＯＨ、ＮＨ２、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ；
Ｘ８は、下記の一般構造の酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、ｍは０−３から選ばれる整数であり、Ｘ１３は、Ｈ、ＯＨ、ＮＨ２、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ；
Ｘ９は、フェニルアラニン及びデスアミノ−フェニルアラニンから成る群から選ばれ；且つ、Ｒ１３及びＲ１４は、それぞれ独立に、ＣＯＯＨ又はＣＯＮＨ２である。一実施態様では、Ｘ７及びＸ８は共にチロシンであり、Ｒ１３はＣＯＯＨであり、Ｂ鎖のカルボキシ末端アミノ酸は、天然のアルファ炭素カルボキシル基の代わりにアミド（ＣＯＮＨ２）を含む。
一実施態様では、配列Ｚ−ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３（配列番号３）、又は、該配列とは位置Ａ５、Ａ８、Ａ９、Ａ１０、Ａ１４、Ａ１５、Ａ１７、Ａ１８から選ばれる位置における１から３個のアミノ酸修飾で異なる（天然インスリンＡ鎖配列に対し）、該配列の類縁体、を含む化合物が提供される。この実施態様では、Ｘ１は、トレオニン及びヒスチジンから成る群から選ばれ；
Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｘは、ＯＨ、ＮＨ２、ＮＨＲ１０、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ、
さらに同式において、Ｒ１０及びＺは、それぞれ独立に、Ｈか、又は構造Ｕ−Ｏのジペプチドであり、ここで、Ｕは、アミノ酸であるか、又はヒドロキシル酸であり、Ｏは、Ｎ−アルキル化アミノ酸であり、ここで、Ｏは、アミド結合の形成を介して配列番号３のペプチドに結合されるが、ただし、Ｒ１０及びＺが同じではなく、Ｕ、Ｏ、又は、Ｕ−Ｏが結合される配列番号３のアミノ酸が非コードアミノ酸であることを条件とする。一実施態様では、配列番号３からの、ジペプチドの化学的切断は、生理的条件下のＰＢＳ中で約１から約７２０時間内に少なくとも約９０％完了する。別の実施態様では、配列番号３からの、Ｕ−Ｏの化学的切断半減期（ｔ１／２）は、生理的条件下のＰＢＳ中で少なくとも約１時間から約１週間である。一実施態様における化合物はさらに、分子内ジスルフィド結合を介して、又は、組み換え単一鎖ポリペプチドとして、配列番号３のＡ鎖に結合されるインスリンＢ鎖を含む。
ジペプチド要素における置換基、及び、ジペプチドプロドラッグ要素の付着部位の選択は、インスリンペプチドからのジペプチドプロドラッグ要素の化学的切断の速度に影響を及ぼす可能性がある。一実施態様では、Ａ鎖配列及びＢ鎖配列を含むインスリンプロドラッグであって、Ａ鎖は、配列ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３（配列番号３）を含み、Ｂ鎖は、配列Ｘ１４−Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＦ（配列番号４）を含む、インスリンプロドラッグが提供され、ここで、
Ｘ１は、トレオニン及びヒスチジンから成る群から選ばれ；
Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｘは、ＯＨ、ＮＨ２、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ；
Ｘ３は、アスパラギン、グリシン、アラニン、トレオニン、及びセリンから成る群から選ばれ；
Ｘ４は、ヒスチジン及びトレオニンから成る群から選ばれ；
Ｘ５は、アラニン、グリシン、及びセリンから成る群から選ばれ；
Ｘ６は、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモシステイン酸、及びシステイン酸から成る群から選ばれ；且つ、
Ｘ１４は、結合手、Ｘ９ＶＮＱ（配列番号２１）、ＶＮＱ、ＮＱ、及び、Ｑから成る群から選ばれ、且つ、Ｘ９は、フェニルアラニン及びデスアミノ−フェニルアラニンから成る群から選ばれ、さらにここで、下記の構造：
Figure 2012512901
 を含む、ジペプチドプロドラッグ要素が、配列番号３又は配列番号４のペプチドのＮ−末端アミノ酸のアルファアミノ基に結合されるが、ただし、Ｒ４及びＲ３が、それらの付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成する場合、Ｒ１及びＲ２は共に水素ではないことを条件とする。この実施態様では、生理的条件下のＰＢＳ中でのｔ１／２が約１時間である化合物が提供され、ここで、
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、Ｃ１−Ｃ１８アルキル又はアリールであるか；又は、Ｒ１及びＲ２は、−（ＣＨ２）ｐ−を介して結合され、前式においてｐは２−９であり；
Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであり；
Ｒ４及びＲ８はそれぞれ水素であり；且つ、
Ｒ５はアミンである。
他の実施態様では、Ｎ−末端において結合されたプロドラッグ要素を有し、例えば約１時間のｔ１／２を有するプロドラッグは、下記の構造を有するジペプチドプロドラッグ要素を含み：
Figure 2012512901
 上式において、
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、又は（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７であるか；又は、Ｒ１及びＲ２は、−（ＣＨ２）ｐ−を介して結合され、前式においてｐは２−９であり；
Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであり；
Ｒ４及びＲ８はそれぞれ水素であり；
Ｒ５はＮＨ２であり；且つ
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれる。
それとは別に、ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３（配列番号３）なるＡ鎖配列、及び、Ｘ１４−Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８（配列番号１４）なるＢ鎖配列を含む、インスリンプロドラッグが提供され、ここで、ジペプチドプロドラッグ要素は、配列番号３又は配列番号１４のペプチドのＮ−末端アミノ酸のアルファアミノ基に結合され、生理的条件下のＰＢＳ中で約６から約２４時間のｔ１／２を示す。一実施態様では、このような化合物は式Ｉのプロドラッグ要素を含み、該式において：
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、及びアリールから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、−（ＣＨ２）ｐ−を介して結合され、前式においてｐは２−９であり；
Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって、４−１２ヘテロ環を形成し；
Ｒ４及びＲ８は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、及びアリールから成る群から選ばれ；且つ、
Ｒ５はアミンであるが、
ただし、Ｒ１及びＲ２は共に水素ではなく、Ｒ４又はＲ８の一方は水素であることを条件とする。
さらに別の実施態様では、ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３（配列番号３）なるＡ鎖配列、及び、Ｘ１４−Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８（配列番号１４）なるＢ鎖配列を含む、インスリンプロドラッグが提供され、ここで、ジペプチドプロドラッグ要素は、配列番号３又は配列番号１４のペプチドのＮ−末端アミノ酸のアルファアミノ基に結合され、生理的条件下のＰＢＳ中で約７２から約１６８時間のｔ１／２を示す。一実施態様では、このような化合物は式Ｉのプロドラッグ要素を含み、該式において：
Ｒ１は、水素、Ｃ１−Ｃ８アルキル、及びアリールから成る群から選ばれ；
Ｒ２はＨであり；
Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであり；
Ｒ４及びＲ８は、それぞれ水素であり；且つ、
Ｒ５はアミン又はＮ−置換アミン、又はヒドロキシルであり；
ただし、Ｒ１がアルキル又はアリールである場合、Ｒ１及びＲ５は、それらが付着する原子と一緒になって４−１１ヘテロ環を形成することを条件とする。
一実施態様では、インスリンＡ又はＢ鎖ペプチドのＮ−末端アルファアミノ酸に結合されるジペプチドプロドラッグ要素を有し、ｔ１／２が、例えば、約１２から約７２時間であるか、一実施態様では約１２から約４８時間であるプロドラッグは、下記の構造のジペプチドプロドラッグ要素を含み：
Figure 2012512901
 上式において、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、及び（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７から成る群から選ばれるか；又は、Ｒ１及びＲ２は、（ＣＨ２）ｐを介して結合され、前式においてｐは２−９であり；
Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって、４−１２ヘテロ環を形成し；
Ｒ４及びＲ８は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７から成る群から選ばれ；
Ｒ５はＮＨ２であり；且つ
Ｒ７は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれるが、ただし、Ｒ１及びＲ２は共に水素ではなく、Ｒ４又はＲ８の少なくとも一方は水素であることを条件とする。
一実施態様では、インスリンＡ又はＢ鎖ペプチドのＮ−末端アミノ酸に結合されるジペプチドプロドラッグ要素を有し、ｔ１／２が、例えば、約１２から約７２時間であるか、一実施態様では約１２から約４８時間であるプロドラッグは、下記の構造のジペプチドプロドラッグ要素を含み：
Figure 2012512901
 上式において、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２から成る群から選ばれるか；又は、Ｒ１及びＲ２は、（ＣＨ２）ｐを介して結合され、前式においてｐは２−９であり；
Ｒ３はＣ１−Ｃ８アルキルであるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって４−６ヘテロ環を形成し；
Ｒ４は、水素及びＣ１−Ｃ８アルキルから成る群から選ばれ；
Ｒ８は水素であり；且つ、
Ｒ５はＮＨ２であるが、ただし、Ｒ１及びＲ２は共に水素ではないことを条件とする。
他の実施態様では、インスリンＡ又はＢ鎖ペプチドのＮ−末端アミノ酸に結合されるジペプチドプロドラッグ要素を有し、ｔ１／２が、例えば、約１２から約７２時間であるか、一実施態様では約１２から約４８時間であるプロドラッグは、下記の構造のジペプチドプロドラッグ要素を含み：
Figure 2012512901
 上式において、
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２から成る群から選ばれ；
Ｒ３はＣ１−Ｃ６アルキルであり；
Ｒ４は水素であり；且つ、
Ｒ５はＮＨ２であるが、ただし、Ｒ１及びＲ２は共に水素ではないことを条件とする。
一実施態様では、インスリンＡ又はＢ鎖ペプチドのＮ−末端アミノ酸に結合されるジペプチドプロドラッグ要素を有し、ｔ１／２が、例えば、約１２から約７２時間であるか、一実施態様では約１２から約４８時間であるプロドラッグは、下記の構造のジペプチドプロドラッグ要素を含み：
Figure 2012512901
 上式において、
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素及びＣ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、（ＣＨ２）ｐを介して結合され、前式においてｐは２−９であり；
Ｒ３はＣ１−Ｃ８アルキルであり；
Ｒ４は、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７であり；
Ｒ５はＮＨ２であり；且つ、
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ８アルキル、及び（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨから成る群から選ばれるが；ただし、Ｒ１及びＲ２は共に水素ではないことを条件とする。
さらに、インスリンＡ又はＢ鎖ペプチドのＮ−末端アルファアミノ酸に結合されるジペプチドプロドラッグ要素を有し、ｔ１／２が例えば約７２から約１６８時間であるプロドラッグが提供され、ここで、ジペプチドプロドラッグ要素は、下記の構造を含み：
Figure 2012512901
 上式において、Ｒ１は、水素、Ｃ１−Ｃ８アルキル、及び（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７から成る群から選ばれ；
Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであり；
Ｒ４及びＲ８は、それぞれ、水素であり；
Ｒ５は、ＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ１８アルキルであり；
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれるが、ただし、Ｒ１がアルキルであるか、又は、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７である場合、Ｒ１及びＲ５は、それらが付着する原子と一緒になって４−１１ヘテロ環を形成することを条件とする。
一実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素は、インスリンペプチドの内部アミノ酸の側鎖アミンに結合される。この実施態様では、ｔ１／２が例えば約１時間であるプロドラッグは、下記の構造を有し：
Figure 2012512901
 上式において、
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、Ｃ１−Ｃ８アルキル、又は（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７であるか；又は、Ｒ１及びＲ２は、（ＣＨ２）ｐを介して結合され、前式においてｐは２−９であり；
Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであり；
Ｒ４及びＲ８はそれぞれ水素であり；
Ｒ５はＮＨ２であり；且つ
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれる。
さらに、例えば、約６から約２４時間のｔ１／２を有し、内部アミノ酸側鎖に結合されるジペプチドプロドラッグ要素を有する、プロドラッグは、下記の構造を有するジペプチドプロドラッグ要素を含み：
Figure 2012512901
 上式において、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ８アルキル、及び（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７から成る群から選ばれるか；又は、Ｒ１及びＲ２は、（ＣＨ２）ｐを介して結合され、前式においてｐは２−９であり；
Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって、４−１２ヘテロ環を形成し；
Ｒ４及びＲ８は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７から成る群から選ばれ；
Ｒ５はＮＨＲ６であり；
Ｒ６は、Ｈ又はＣ１−Ｃ８アルキルであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
Ｒ７は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれるが、ただし、Ｒ１及びＲ２は共に水素ではなく、Ｒ４又はＲ８の少なくとも一方は水素であることを条件とする。
さらに、例えば、約７２から約１６８時間のｔ１／２を有し、インスリンペプチドの内部アミノ酸側鎖に結合されるジペプチドプロドラッグ要素を有する、プロドラッグが提供され、ここで、ジペプチドプロドラッグ要素は、下記の構造を有し：
Figure 2012512901
 上式において、Ｒ１は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、及び（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７から成る群から選ばれ；
Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであり；
Ｒ４及びＲ８は、それぞれ水素であり；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６は、Ｈ又はＣ１−Ｃ８アルキルであるか、又はＲ６及びＲ１は、それらが付着する原子と一緒になって４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれるが、ただし、Ｒ１及びＲ２が、それぞれ独立して、アルキル、又は（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７である場合、Ｒ１又はＲ２は、（ＣＨ２）ｐを介してＲ５に結合され、前式においてｐは２−９である。
一実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素は、インスリンペプチドの内部アミノ酸の側鎖アミンに結合され、ここで、内部アミノ酸は、式ＩＶの構造を含み：
Figure 2012512901
 上式において、ｎは、１から４から選ばれる整数である。一実施態様では、ｎは３又は４であり、一実施態様では、内部アミノ酸はリシンである。一実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素は、インスリンペプチドのＢ鎖の位置２８又は２９に位置するアミノ酸の側鎖の一次アミンに結合される。
一実施態様では、Ａ鎖配列及びＢ鎖配列を含むインスリンプロドラッグであって、Ａ鎖は、配列ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３（配列番号３）を含み、Ｂ鎖は、配列Ｘ１４−Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８（配列番号１４）を含むインスリンプロドラッグが提供され、ここで、
Ｘ１は、トレオニン及びヒスチジンから成る群から選ばれ；
Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｘは、ＯＨ、ＮＨ２、ＮＨＲ１０、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１０は、Ｈか、又は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 上式において、
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ８アルキル、及び（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７から成る群から選ばれるか；又は、Ｒ１及びＲ２は、（ＣＨ２）ｐを介して結合され、前式においてｐは２−９であり；
Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって、４−１２ヘテロ環を形成し；
Ｒ４及びＲ８は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７から成る群から選ばれ；
Ｒ５はＮＨＲ６であり；
Ｒ６は、Ｈ又はＣ１−Ｃ８アルキルであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれ；
Ｘ３は、アスパラギン、グリシン、アラニン、トレオニン、及びセリンから成る群から選ばれ；
Ｘ４は、ヒスチジン及びトレオニンから成る群から選ばれ；
Ｘ５は、アラニン、グリシン、及びセリンから成る群から選ばれ；
Ｘ６は、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモシステイン酸、及びシステイン酸から成る群から選ばれ；
Ｘ７は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｘ１２は、ＯＨ、ＮＨ２、ＮＨＲ１１、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１１は、Ｈであるか、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 Ｘ８は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｘ１３は、Ｈ、ＯＨ、ＮＨ２、ＮＨＲ１２、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１２は、Ｈであるか、又は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 Ｘ１４は、水素（Ｎ−末端アミンを形成する）、Ｘ９ＶＮＱ（配列番号２１）、ＶＮＱ、ＮＱ、及び、Ｑから成る群から選ばれ、且つ、Ｘ９は、フェニルアラニン及びデスアミノ−フェニルアラニンから成る群から選ばれるが、ただし、Ｒ１０、Ｒ１１、及びＲ１２の内のただ一つだけが、下記の一般構造を含む、ジペプチドである：
Figure 2012512901
ジペプチドプロドラッグ要素が、芳香族アミノ酸のアリール基のアミノ置換基に結合される、一実施態様によれば、所望の活性時間を有するプロドラッグ処方を提供することが可能である。例えば、式ＩＩＩの構造：
Figure 2012512901
 （式中、ｍは０から３の整数である）を含み、生理的条件下のＰＢＳ中でのｔ１／２が約１時間であるインスリンプロドラッグが提供される。インスリンプロドラッグが式ＩＩＩの構造を含み、同様の半減期を示す、一実施態様では、
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、Ｃ１−Ｃ１８アルキルか、又はアリールであり；
Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって、４−１２ヘテロ環を形成し；
Ｒ４及びＲ８は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、及びアリールから成る群から選ばれ；且つ、
Ｒ５はアミン又はヒドロキシルである。一実施態様では、ｍは１である。
一実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素は、インスリンペプチドの芳香族アミノ酸のアリール基上に存在するアミンを介してインスリンペプチドに結合され、ここで、ｔ１／２が例えば約１時間であるプロドラッグは、下記の構造のジペプチドを有し：
Figure 2012512901
 上式において、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、又は（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７であり；
Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって、４−１２ヘテロ環を形成し；
Ｒ４及びＲ８は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、及び（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７から成る群から選ばれ；
Ｒ５は、ＮＨ２又はＯＨであり；
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれる。
別の実施態様では、式ＩＩＩの構造（式中、ｍは０から３の整数である）を含み、生理的条件下のＰＢＳ中でのｔ１／２が約６から約２４時間であるインスリンプロドラッグが提供される。インスリンプロドラッグが式ＩＩＩの構造を含み、同様の半減期を含む一実施態様では、
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、及びアリールから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、（ＣＨ２）ｐを介して結合され、前式においてｐは２−９であり；
Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって、４−６ヘテロ環を形成し；
Ｒ４及びＲ８は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、及びアリールから成る群から選ばれ；且つ、
Ｒ５は、アミン又はＮ−置換アミンである。一実施態様では、ｍは１である。
一実施態様では、芳香族アミノ酸のアリール基上に存在するアミンを介して結合されるジペプチドプロドラッグ要素を有し、ｔ１／２が例えば約６から約２４時間であるプロドラッグが提供され、ここで、ジペプチドは、下記の構造を含み：
Figure 2012512901
 式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）OH, （Ｃ１−Ｃ４アルキル）NH2、及び（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７から成る群から選ばれるか；又は、Ｒ１及びＲ２は、（ＣＨ２）ｐを介して結合され、前式においてｐは２−９であり；
Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって、４−６ヘテロ環を形成し；
Ｒ４及びＲ８は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７から成る群から選ばれ；
Ｒ５はＮＨＲ６であり；
Ｒ６は、Ｈ又はＣ１−Ｃ８アルキルであるか、又は、Ｒ６及びＲ１は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれる。
別の実施態様では、式ＩＩＩの構造（式中、ｍは０から３の整数である）を含み、生理的条件下のＰＢＳ中でのｔ１／２が約７２から約１６８時間であるインスリンプロドラッグが提供される。インスリンプロドラッグが式ＩＩＩの構造を含み、同様の半減期を含む一実施態様では、
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ８アルキル、及びアリールから成る群から選ばれ；
Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって、４−６ヘテロ環を形成し；
Ｒ４及びＲ８はそれぞれ水素であり；且つ、
Ｒ５は、アミン、Ｎ−置換アミン、又はヒドロキシルから成る群から選ばれる。一実施態様では、ｍは１である。
一実施態様では、芳香族アミノ酸を介して結合されるジペプチドプロドラッグ要素を有し、ｔ１／２が例えば約７２から約１２６時間であるプロドラッグが提供され、ここで、ジペプチドは、下記の構造を含み：
Figure 2012512901
 式中、Ｒ１は、水素、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、及び（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７から成る群から選ばれるか；又は、Ｒ１及びＲ５は、それらが付着する原子と一緒になって４−１１ヘテロ環を形成し；
Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって、４−６ヘテロ環を形成し；
Ｒ４は水素であるか、又は、Ｒ８と共に４−６ヘテロ環を形成し；
Ｒ８は水素であり；
Ｒ５は、ＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６は、Ｈ又はＣ１−Ｃ８アルキルであるか、又は、Ｒ６及びＲ１は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれる。
一実施態様では、インスリンプロドラッグ類縁体は、ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３（配列番号３）なるＡ鎖、及び、Ｘ１４−Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８（配列番号１４）なるＢ鎖を含み、ここで、
Ｘ１は、トレオニン、ヒスチジン、アルギニン、及びリシンから成る群から選ばれ；
Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｘは、ＯＨ、ＮＨ２、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ、
Ｘ３は、アスパラギン、グリシン、アラニン、トレオニン、又はセリンであり；
Ｘ４は、ヒスチジン及びトレオニンから成る群から選ばれ；
Ｘ５は、アラニン、グリシン、及びセリンから成る群から選ばれ；
Ｘ６は、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモシステイン酸、及びシステイン酸から成る群から選ばれ；
Ｘ７は、チロシンであり；
Ｘ８は、チロシン又はフェニルアラニンであり；
Ｘ９は、フェニルアラニン及びデスアミノ−フェニルアラニンから成る群から選ばれ；
Ｘ１０は、アスパルテート−リシンジペプチド、リシン−プロリンジペプチド、又はプロリン−リシンジペプチドであり；
Ｘ１１は、トレオニン、アラニン、又は、トレオニン−アルギニン−アルギニントリペプチドであり；さらにここで、Ｂ鎖は、１から４個のアミノ酸から成るカルボキシ末端延長部を含み、ここで、前記カルボキシ末端延長部は、下記の構造を有するアミノ酸を含み：
Figure 2012512901
 上式において、ｍは、０−３の整数であり；
ｎは、１−４の整数であり；
Ｒ１２は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 Ｒ１は、Ｈ及びＣ１−Ｃ８アルキルから成る群から選ばれ；
Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれ；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６はＨであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって５又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれ；且つ、
Ｒ１３は、ＣＯＯＨ又はＣＯＮＨ２である。
一実施態様では、インスリンプロドラッグ類縁体は、配列ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３−Ｒ１３（配列番号３）を含むＡ鎖配列、及び、Ｊ−Ｘ１４−Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８（配列番号１４）、又は、Ｊ−Ｘ９ＶＮＱＸ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８ＹＴＸ１０Ｘ１１−Ｒ１４（配列番号５）なる配列を含むＢ鎖配列、を含み、ここで、Ｊは、Ｈ（Ｎ−末端アミンを形成する）であるか、又は、下記の一般構造を含みジペプチドであり：
Figure 2012512901
 Ｘ１４は、「Ｊ」要素を配列番号１４に接合する結合手であるか、又は、Ｘ１４は、ＦＶＮＱ（配列番号１１）、ＶＮＱ、ＮＱ、及び、Ｑから成る群から選ばれる１〜４個のアミノ酸の配列であって、「Ｊ」要素を配列番号１４に接合する配列を表わし；
Ｘ１は、トレオニン、ヒスチジン、アルギニン、及びリシンから成る群から選ばれ；
Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｘは、ＯＨ、ＮＨ２、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ；
Ｘ３は、アスパラギン、グリシン、アラニン、トレオニン、又はセリンであり；
Ｘ４は、ヒスチジン及びトレオニンから成る群から選ばれ；
Ｘ５は、アラニン、グリシン、及びセリンから成る群から選ばれ；
Ｘ６は、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモシステイン酸、及びシステイン酸から成る群から選ばれ；
Ｘ７は、下式の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｘ１２は、ＯＨ、ＯＣＨ３、ＮＨ２、及びＮＨＲ１１から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１１は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 Ｘ８は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｘ１３は、Ｈ、ＯＨ、ＯＣＨ３、ＮＨ２、及びＮＨＲ１２から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１２は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 Ｘ９は、フェニルアラニン及びデスアミノ−フェニルアラニンから成る群から選ばれ；
Ｘ１０は、アスパルテート−リシンジペプチド、リシン−プロリンジペプチド、又はプロリン−リシンジペプチドであり；
Ｘ１１は、トレオニン、アラニン、又は、トレオニン−アルギニン−アルギニントリペプチドであり；ここで、Ｒ１は、Ｈ及びＣ１−Ｃ８アルキルから成る群から選ばれ；且つ、
Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれ；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６はＨであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって５又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ７は、Ｈ及びＯＨから成る群から選ばれ；且つ、
Ｒ１３及びＲ１４は、それぞれ独立に、ＣＯＯＨ又はＣＯＮＨ２であるが、ただし、Ｘ１２、Ｘ１３、又はＪの内の一つだけが、下記の一般構造：
Figure 2012512901
 を含むジペプチドである（すなわち、ジペプチドプロドラッグ要素が一つだけインスリンペプチドに付着される）ことを条件とする。一実施態様では、Ｊは、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 且つ、Ｘ及びＸ１２はそれぞれＯＨであり、Ｘ１３はＨであるが、ただしさらに、Ｒ４及びＲ３が、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成する場合、Ｒ１及びＲ２は共にＨ以外であることを条件とする。別実施態様では、Ｘ１２はＮＨＲ１１であり、Ｊ及びＸ１３はそれぞれＨであり、ＸはＯＨである。別の代わりの実施態様では、Ｘ１３はＮＨＲ１２であり、Ｘ及びＸ１２はそれぞれＯＨであり、ＪはＨである。一実施態様では、Ｂ鎖は、配列Ｊ−Ｘ９ＶＮＱＸ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８ＹＴＰＫＴ（配列番号１５）、又はＪ−Ｘ９ＶＮＱＸ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８ＹＴＫＰＴ（配列番号１６）を含み、前式において、Ｊ、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６、Ｘ７、Ｘ８、及びＸ９は、直上において定義した通りである。さらに別の実施態様では、Ｒ３はＣ１−Ｃ６アルキルであり、Ｒ４は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ４アルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成する。別の実施態様では、Ｘ４はヒスチジンであり、Ｘ５はセリンであり、Ｘ６はヒスチジンである。
別の実施態様では、Ｚ−ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３（配列番号３）なるＡ鎖配列、及び、ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＦ（配列番号４）なるＢ鎖配列を含むインスリンプロドラッグ類縁体が提供され、ここで、
Ｚは、Ｈか、又は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 Ｘ１は、トレオニン、及びヒスチジンから成る群から選ばれ；
Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｘは、ＯＨ、ＮＨ２、ＮＨＲ１０、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１０は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 Ｘ３は、アスパラギン、グリシン、アラニン、トレオニン、又はセリンから成る群から選ばれ；
Ｘ４は、ヒスチジン及びトレオニンから成る群から選ばれ；
Ｘ５は、アラニン、グリシン、及びセリンから成る群から選ばれ；
Ｘ６は、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモシステイン酸、及びシステイン酸から成る群から選ばれ；
上式において、Ｒ１は、Ｈ及びＣ１−Ｃ８アルキルから成る群から選ばれ；
Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ６シクロアルキルを形成し；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６はＨであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって５又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
Ｒ７は、Ｈ及びＯＨから成る群から選ばれるが、ただし、Ｘ及びＺは共にジペプチドではなく、ＸがＯＨである場合にはＺはＨではないことを条件とする。一実施態様において、Ｚが、下記の一般構造を含むジペプチド：
Figure 2012512901
 であって、Ｒ４及びＲ３が、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成する場合、Ｒ１とＲ２の少なくとも一方はＨ以外である。一実施態様では、Ａ鎖は、Ｚ−ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＹＣＸ３（配列番号１７）なる配列を含み、Ｂ鎖配列は、配列Ｘ９ＶＮＱＸ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＦＹＴＰＫＴ（配列番号１２）、又は、Ｘ９ＶＮＱＸ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＦＹＴＫＰＴ（配列番号１３）を含む。
別の実施態様では、ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３（配列番号３）なるＡ鎖配列、及び、配列Ｘ９ＶＮＱＸ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＦＹＴＰＫＴ（配列番号１２）、又は配列Ｘ９ＶＮＱＸ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＦＹＴＫＰＴ（配列番号１３）を含むＢ鎖配列を含む、インスリンプロドラッグ類縁体が提供され、ここで、Ｘ１は、トレオニン、及びヒスチジンから成る群から選ばれ；
Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｕは、アミノ酸か、又はヒドロキシル酸であり、Ｏは、Ｎ−アルキル化アミノ酸であり；
Ｘ３は、アスパラギン、グリシン、アラニン、トレオニン、又はセリンであり；
Ｘ４は、ヒスチジン及びトレオニンから成る群から選ばれ；
Ｘ５は、アラニン、グリシン、及びセリンから成る群から選ばれ；
Ｘ６は、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモシステイン酸、及びシステイン酸から成る群から選ばれ；
Ｘ９は、フェニルアラニン及びデスアミノ−フェニルアラニンから成る群から選ばれる。一実施態様では、Ｕ−Ｏは、下記の一般構造のジペプチドを表わし：
Figure 2012512901
 上式において、Ｒ１は、Ｈ及びＣ１−Ｃ８アルキルから成る群から選ばれ；
Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ６シクロアルキルを形成し；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６はＨであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって５又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
Ｒ７は、Ｈ及びＯＨから成る群から選ばれる。さらに別の実施態様では、Ｘ７はチロシンであり、Ｘ８はフェニルアラニンであり、Ｘ９はフェニルアラニンであり、さらに追加の実施態様では、Ｘ４はヒスチジンであり、Ｘ５はセリンであり、Ｘ６はヒスチジンである。さらに別の実施態様では、Ｕ−Ｏは、下記の一般構造のジペプチドを表わし：
Figure 2012512901
 上式において、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、及びＲ８は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）、及びＣ１−Ｃ１２アルキル（Ｗ１）Ｃ１−Ｃ１２アルキルから成る群から選ばれ、ここに、Ｗ１は、Ｎ、Ｓ、及びＯから成る群から選ばれるヘテロ原子であるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ１２シクロアルキルを形成し；又は、Ｒ４及びＲ８は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ６シクロアルキルを形成し；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及び（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキルであるか、又は、Ｒ６及びＲ１は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれる。
別の実施態様では、Ｚ−ＧＩＶＥＱＣＣＴＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３−Ｒ１３（配列番号１８）なるＡ鎖配列、及び、配列Ｘ４ＬＣＧＳＨＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＦ−Ｒ１４（配列番号１９）を含むＢ鎖配列を含む、インスリンプロドラッグ類縁体が提供され、ここで、
Ｚは、Ｈであるか、又は、下記の一般構造を含む、アミド結合ジペプチドであり：
Figure 2012512901
 Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｘは、ＯＨ及びＮＨＲ１０から成る群から選ばれ；
ここで、Ｒ１０は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 Ｘ３は、セリン、アスパラギン、又はグリシンであり；
Ｘ４は、ヒスチジン及びトレオニンから成る群から選ばれ；
Ｒ１は、Ｈ及びＣ１−Ｃ８アルキルから成る群から選ばれ；
Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ６シクロアルキルを形成し；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６はＨであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって５又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ７は、Ｈ及びＯＨから成る群から選ばれ；且つ、
Ｒ１３及びＲ１４は、それぞれ独立に、ＣＯＯＨ又はＣＯＮＨ２であるが、ただし、ＺがＨである場合、ＸはＯＨではなく、ＸがＯＨである場合、ＺはＨではないことを条件とする。一実施態様では、Ｒ１３はＣＯＯＨであり、Ｒ１４はＣＯＮＨ２である。さらに別の実施態様では、Ｘ２は、下記の式ＩＩＩの一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 ＺはＨであり、Ｘ３はセリンであり、Ｘ４はヒスチジンであり、且つ、Ｒ１４はＣＯＮＨ２である。さらに追加の実施態様では、
Ｒ１は、Ｈ及びＣ１−Ｃ４アルキルから成る群から選ばれ；
Ｒ２は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ２及びＲ６は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成し；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ８アルキルであり；
Ｒ４は、Ｈ及びＣ１−Ｃ４アルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成する。さらに別の実施態様では、Ｒ３はＣＨ３であり、Ｒ４はＨであり、且つＲ５はＮＨ２であるか、又は、それとは別に、Ｒ５はＮＨ２であり、且つ、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成する。一実施態様によれば、インスリンプロドラッグ類縁体のＢ鎖は、配列：
ＦＶＮＱＨＬＣＧＳＨＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＦＹＴＰＫＴ−Ｒ１４（配列番号８）、
ＦＶＮＱＨＬＣＧＳＨＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＦＹＴＫＰＴ−Ｒ１４（配列番号９）、又は、
ＦＶＮＱＨＬＣＧＳＨＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＦＹＴＰＫＴＲＲ−Ｒ１４（配列番号１０）、
を含み、上式において、Ｒ１４は、ＣＯＯＨ、又はＣＯＮＨ２であり、一実施態様では、Ｒ１４はＣＯＮＨ２である。
一実施態様では、配列Ｚ−ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３（配列番号３）を含むインスリンプロドラッグ類縁体が提供され、ここで、
Ｚは、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 Ｘ１は、トレオニン及びヒスチジンから成る群から選ばれ；
Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｘは、ＯＨ、ＮＨ２、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ、
Ｘ３は、アスパラギン、グリシン、アラニン、トレオニン、又はセリンであり；
Ｒ１は、Ｈ及びＣ１−Ｃ８アルキルから成る群から選ばれ；且つ、
Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ６シクロアルキルを形成し；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６はＨであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって５又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
Ｒ７は、Ｈ及びＯＨから成る群から選ばれる。一実施態様では、Ｘ１はトレオニンであり、Ｘ３はアスパラギン又はグリシンであり、さらに別の実施態様では、Ｒ３はＣ１−Ｃ６アルキルであって、Ｒ４は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ４アルキル、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、及び（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６アリール）Ｒ７から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成するが、ただし、Ｒ４及びＲ３が、それらが付着する原子と一緒になって５又は６員のヘテロ環を形成する場合、Ｒ１及びＲ２は共にＨ以外であることを条件とする。
一実施態様では、配列ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３（配列番号３）のポリペプチドを含むインスリンプロドラッグ類縁体が提供され、ここで、
Ｘ１は、トレオニン及びヒスチジンから成る群から選ばれ；
Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 Ｘ３は、アスパラギン、グリシン、アラニン、トレオニン、又はセリンであり；
Ｒ１は、Ｈ及びＣ１−Ｃ８アルキルから成る群から選ばれ；且つ、
Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ６シクロアルキルを形成し；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６はＨであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって５又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
Ｒ７は、Ｈ及びＯＨから成る群から選ばれる。一実施態様では、直上に定義したＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３（配列番号３）なるＡ鎖は、ジスルフィド結合又は単一鎖ポリペプチドを介して、配列Ｘ１４−Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８（配列番号１４）を含むＢ鎖に結合され、ここで：
Ｘ４は、ヒスチジン及びトレオニンから成る群から選ばれ；
Ｘ５は、アラニン、グリシン、及びセリンから成る群から選ばれ；
Ｘ６は、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモシステイン酸、及びシステイン酸から成る群から選ばれ；
Ｘ７はチロシンであり；且つ、
Ｘ８はフェニルアラニンである。
さらに別の実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素は、式Ｉの構造を有し、ここで、
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）、及びＣ１−Ｃ１２アルキル（Ｗ１）Ｃ１−Ｃ１２アルキルから成る群から選ばれ、ここに、Ｗ１は、Ｎ、Ｓ、及びＯから成る群から選ばれるヘテロ原子であるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ１２シクロアルキルを形成し；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及び（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキルであるか、又は、Ｒ６及びＲ１は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれる。さらに別の実施態様では、Ｒ３はＣ１−Ｃ６アルキルであり、Ｒ４は、Ｈ及びＣ１−Ｃ４アルキルから成る群から選ばれるか、又は別に、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成する。一実施態様では、Ｘ１はトレオニンであり、Ｘ３は、アスパラギン又はグリシンである。
一実施態様では、Ｒ１は、Ｈ及びＣ１−Ｃ６アルキルから成る群から選ばれ、Ｒ２は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ６アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）Ｃ（Ｏ）ＮＨ２、ＣＨ２ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、及びＣＨ２（Ｃ６アリール）Ｒ７から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ２及びＲ６は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ１２シクロアルキルを形成し、又は、Ｒ４及びＲ８は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成し；
Ｒ３はＣ１−Ｃ６アルキルであり；
Ｒ４は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ４アルキル、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキル、及び（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６はＨであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
Ｒ７は、Ｈ及びＯＨから成る群から選ばれる。
一実施態様では、単一鎖インスリンプロドラッグ類縁体であって、ヒト・インスリンＢ鎖、又はその機能的類縁体のカルボキシ末端が、ヒト・インスリンＡ鎖、又はその機能的類縁体のＮ−末端に共有結合され、さらに、下記の一般構造：
Figure 2012512901
 を有するジペプチドプロドラッグ成分が、該ペプチドのＮ−末端か、又は、アミド結合を介して、例えば、各天然インスリンＡ鎖又はＢ鎖のＡ１９、Ｂ１６、又はＢ２５に対応する位置のアミノ酸の側鎖に共有結合される、単一鎖インスリンプロドラッグ類縁体が提供される。一実施態様によれば、単一鎖インスリン類縁体は、式Ｂ−Ｐ−Ａの化合物を含み、前式において、Ｂは、ヒト・インスリンのＢ鎖、又は、Ｂ鎖の、本明細書に開示される機能的類縁体又はプロドラッグ類縁体の内の一つ、を表し、Ａは、ヒト・インスリンのＡ鎖、又は、Ａ鎖の、本明細書に開示される機能的類縁体又はプロドラッグ類縁体の内の一つ、を表し、Ｐは、Ａ鎖をＢ鎖に共有結合させる、ペプチドリンカーなどのリンカーを表す。一実施態様では、このリンカーは、約５から約８、又は約１０から約１４、又は約４から約８、又は約６個のアミノ酸から成るペプチドリンカーである。一実施態様では、Ｂ鎖は、４−１２又は４−８アミノ酸のペプチドリンカーを介してＡ鎖に結合される。
一実施態様では、式Ｂ−Ｐ−Ａの単一鎖プロドラッグ類縁体は、配列ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３（配列番号３）を有するＡ鎖、及び、Ｊ−Ｘ１４−Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８（配列番号１４）を含むＢ鎖配列を含み、ここで、Ｊは、Ｈであるか、又は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｘ１４は、結合手であるか、又は、ＦＶＮＱ（配列番号１１）、ＶＮＱ、ＮＱ、及び、Ｑから成る群から選ばれる、１から４個のアミノ酸の配列であり；
Ｘ１は、トレオニン及びヒスチジンから成る群から選ばれ；
Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 ここで、Ｘは、ＯＨ及びＮＨＲ１０、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ；Ｒ１０は、Ｈであるか、又は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 Ｘ３は、アスパラギン、グリシン、アラニン、トレオニン、又はセリンであり；
Ｘ４は、ヒスチジン及びトレオニンから成る群から選ばれ；
Ｘ５は、アラニン、グリシン、及びセリンから成る群から選ばれ；
Ｘ６は、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモシステイン酸、及びシステイン酸から成る群から選ばれ；
Ｘ７は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 ここで、Ｘ１２は、ＯＨ、ＯＣＨ３、及びＮＨＲ１１から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１１は、Ｈであるか、又は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 Ｘ８は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 ここで、Ｘ１３は、Ｈ、ＯＨ、ＯＣＨ３、及びＮＨＲ１２から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１２は、Ｈであるか、又は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 上式において、Ｒ１は、Ｈ及びＣ１−Ｃ８アルキルから成る群から選ばれ；
Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれ；
Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；
Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
Ｒ６はＨであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって５又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
Ｒ７は、Ｈ及びＯＨから成る群から選ばれるが、ただし、Ｚ、Ｊ、Ｒ１０、Ｒ１１、又はＲ１２の内のただ一つだけが、下記の一般構造を含むジペプチドである：
Figure 2012512901
 （すなわち、ジペプチドプロドラッグ要素が一つだけインスリンペプチドに付着される）ことを条件とする。
一実施態様では、Ｊは、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
Figure 2012512901
 Ｘ及びＸ１２はそれぞれＯＨであり、Ｘ１３はＨであるが、ただし、Ｒ４及びＲ３が、それらが付着する原子と一緒になって５又は６員のヘテロ環を形成する場合、Ｒ１及びＲ２は共にＨ以外であることを条件とする。別の実施態様では、Ｘ１２は、式Ｉのジペプチドを含み、Ｊ及びＸ１３は、それぞれＨであり、ＸはＯＨである。さらに別の実施態様では、Ｘ１３は、式Ｉのジペプチドを含み、Ｘ及びＸ１２は、それぞれＯＨであり、ＪはＨである。別の実施態様では、Ｘは、式Ｉのジペプチドを含み、Ｊ及びＸ１３は、それぞれＨであり、Ｘ１２はＯＨである。一実施態様では、Ｂ鎖は、配列Ｊ−Ｘ９ＶＮＱＸ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８ＹＴＰＫＴ（配列番号１５）、又はＪ−Ｘ９ＶＮＱＸ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８ＹＴＫＰＴ（配列番号１６）を含み、前式において、Ｊ、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６、Ｘ７、Ｘ８、及びＸ９は、直上において定義した通りである。さらに別の実施態様では、Ｒ３はＣ１−Ｃ６アルキルであり、Ｒ４は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ４アルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成する。さらに別の実施態様では、Ｘ４はヒスチジンであり、Ｘ５はセリンであり、Ｘ６はヒスチジンである。
一実施態様では、単一鎖インスリン類縁体は、式Ｂ−Ｐ−Ａの化合物を含み、前式において：
Ｂは、Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦ（配列番号４）なる配列、又はその機能的類縁体を含む、Ｂ鎖配列を表し、
Ａは、ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３（配列番号３）なる配列、又はその機能的類縁体を含む、Ａ鎖配列を表し、ここで、
Ｘ１は、トレオニン及びヒスチジンから成る群から選ばれ；
Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
Figure 2012512901
 Ｘ３は、アスパラギン又はグリシンであり；
Ｘ４は、ヒスチジン及びトレオニンから成る群から選ばれ；
Ｘ５は、アラニン、グリシン、及びセリンから成る群から選ばれ；
Ｘ６は、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモシステイン酸、及びシステイン酸から成る群から選ばれる。
Ｐは、Ｂ鎖のカルボキシ末端にＡ鎖のアミノ末端を共有結合させる、ペプチドリンカーを含むリンカーである。別態様では、単一鎖インスリン類縁体は、式Ａ−Ｐ−Ｂの化合物を含み、前式において、Ａは、ヒトのインスリンＡ鎖、又はその機能的類縁体を表し、Ｂは、ヒトのインスリンＢ鎖、又はその機能的類縁体を表し、Ｐは、Ｂ鎖のアミノ末端をＡ鎖のカルボキシ末端に共有結合させる、ペプチドリンカーを含むリンカーを表す。一実施態様では、ペプチドリンカーは４から８個のアミノ酸を含む。
一実施態様によれば、ペプチドリンカーは５から１８アミノ酸長であり、下記から成る群から選ばれる配列を含む：Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ｌｙｓ−Ａｒｇ（配列番号２２）、Ｇｌｙ−Ｔｙｒ−Ｇｌｙ−Ｓｅｒ−Ｓｅｒ−Ｓｅｒ−Ａｒｇ−Ａｒｇ−Ａｌａ−Ｐｒｏ−Ｇｌｎ−Ｔｈｒ（配列番号２３）、Ａｒｇ−Ａｒｇ−Ｇｌｙ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ（配列番号３２）、Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｌｙｓ−Ａｒｇ（配列番号２４）、Ａｒｇ−Ａｒｇ−Ｇｌｙ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ（配列番号３２）、Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｌｙｓ−Ａｒｇ（配列番号２４）、Ａｒｇ−Ａｒｇ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ（配列番号２５）、Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ａｌａ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ａｓｐ−Ｖａｌ−Ｌｙｓ−Ａｒｇ（配列番号２６）、Ａｒｇ−Ａｒｇ−Ａｌａ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ａｓｐ−Ｖａｌ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ（配列番号２７）、Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｔｙｒ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ａｓｐ−Ｖａｌ−Ｌｙｓ−Ａｒｇ（配列番号２８）、Ａｒｇ−Ａｒｇ−Ｔｙｒ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ａｓｐ−Ｖａｌ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ（配列番号２９）、Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｈｉｓ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ａｓｐ−Ｖａｌ−Ｌｙｓ−Ａｒｇ（配列番号３０）、及びＡｒｇ−Ａｒｇ−Ｈｉｓ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ａｓｐ−Ｖａｌ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ（配列番号３１）。一実施態様では、ペプチドリンカーは、７から１２アミノ酸長であり、配列Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ｌｙｓ−Ａｒｇ（配列番号２２）か、又はＧｌｙ−Ｔｙｒ−Ｇｌｙ−Ｓｅｒ−Ｓｅｒ−Ｓｅｒ−Ａｒｇ−Ａｒｇ−Ａｒｇ−Ａｌａ−Ｐｒｏ−Ｇｌｎ−Ｔｈｒ（配列番号２３）を含む。
さらに別の実施態様では、ペプチドリンカーは下記から成る群から選ばれる配列を含む：ＡＧＲＧＳＧＫ（配列番号３５）、ＡＧＬＧＳＧＫ（配列番号３６）、ＡＧＭＧＳＧＫ（配列番号３７）、ＡＳＷＧＳＧＫ（配列番号３８）、ＴＧＬＧＳＧＱ（配列番号３９）、ＴＧＬＧＲＧＫ（配列番号４０）、ＴＧＬＧＳＧＫ（配列番号４１）、ＨＧＬＹＳＧＫ（配列番号４２）、ＫＧＬＧＳＧＱ（配列番号４３）、ＶＧＬＭＳＧＫ（配列番号４４）、ＶＧＬＳＳＧＱ（配列番号４５）、ＶＧＬＹＳＧＫ（配列番号４６）、ＶＧＬＳＳＧＫ（配列番号４７）、ＶＧＭＳＳＧＫ（配列番号４８）、ＶＷＳＳＳＧＫ（配列番号４９）、ＶＧＳＳＳＧＫ（配列番号５０）、ＶＧＭＳＳＧＫ（配列番号５１）、ＴＧＬＧＳＧＲ（配列番号５２）、ＴＧＬＧＫＧＱ（配列番号５３）、ＫＧＬＳＳＧＱ（配列番号５４）、ＶＫＬＳＳＧＱ（配列番号５５）、ＶＧＬＫＳＧＱ（配列番号５６）、ＴＧＬＧＫＧＱ（配列番号５７）、ＳＲＶＳＲＲＳＲ（配列番号６５）、ＧＹＧＳＳＳＲＲＡＱＴ（配列番号６６）、及びＶＧＬＳＫＧＱ（配列番号５８）。一実施態様では、リンカーは、ＧＳＳＳＲＲＡＰ（配列番号６７）、又はＳＲＶＳＲＲＳＲ（配列番号６５）を含む。
一実施態様では、単一鎖インスリン類縁体は、下記のアミノ酸配列：
Ｐｈｅ−Ｖａｌ−Ａｓｎ−Ｇｌｎ−Ｈｉｓ−Ｌｅｕ−Ｃｙｓ−Ｇｌｙ−Ｓｅｒ−Ｈｉｓ−Ｌｅｕ−Ｖａｌ−Ｇｌｕ−Ａｌａ−Ｌｅｕ−Ｔｙｒ−Ｌｅｕ−Ｖａｌ−Ｃｙｓ−Ｇｌｙ−Ｇｌｕ−Ａｒｇ−Ｇｌｙ−Ｐｈｅ−Ｐｈｅ−Ｔｙｒ−Ｔｈｒ−Ｐｒｏ−Ｌｙｓ−Ｔｈｒ−Ｇｌｙ−Ｉｌｅ−Ｖａｌ−Ｇｌｕ−Ｇｌｎ−Ｇｌｎ−Ｃｙｓ−Ｃｙｓ−Ｔｈｒ−Ｓｅｒ−Ｉｌｅ−Ｃｙｓ−Ｓｅｒ−Ｌｅｕ−Ｔｙｒ−Ｇｌｎ−Ｌｅｕ−Ｇｌｕ−Ａｓｎ−Ｘａａ−Ｃｙｓ−Ａｓｎ（配列番号３３）、又は、
Ｐｈｅ−Ｖａｌ−Ａｓｎ−Ｇｌｎ−Ｈｉｓ−Ｌｅｕ−Ｃｙｓ−Ｇｌｙ−Ｓｅｒ−Ｈｉｓ−Ｌｅｕ−Ｖａｌ−Ｇｌｕ−Ａｌａ−Ｌｅｕ−Ｔｙｒ−Ｌｅｕ−Ｖａｌ−Ｃｙｓ−Ｇｌｙ−Ｇｌｕ−Ａｒｇ−Ｇｌｙ−Ｐｈｅ−Ｐｈｅ−Ｔｙｒ−Ｔｈｒ−Ｐｒｏ−Ｌｙｓ−Ｔｈｒ−Ｇｌｎ−Ｐｒｏ−Ａｌａ−Ｌｅｕ−Ｇｌｕ−Ｇｌｙ−Ｓｅｒ−Ｌｅｕ−Ｇｌｎ−Ｌｙｓ−Ａｒｇ−Ｇｌｙ−Ｉｌｅ−Ｖａｌ−Ｇｌｕ−Ｇｌｎ−Ｃｙｓ−Ｃｙｓ−Ｔｈｒ−Ｓｅｒ−Ｉｌｅ−Ｓｅｒ−Ｃｙｓ−Ｓｅｒ−Ｌｅｕ−Ｔｙｒ−Ｇｌｎ−Ｇｌｕ−Ａｓｎ−Ｘａａ−Ｃｙｓ−Ａｓｎ（配列番号３４）を有し、ここで、Ｘａａは、一般構造：
Figure 2012512901
 のアミノ酸である。
本明細書に開示されるインスリンペプチドは、リンカーを介して結合される、二つ、三つ、又はさらに多くのペプチドを含む、二量体、三量体、又は、それよりも高次の多量体の一部であってもよく、ここで、少なくとも一つ又は両方のペプチドが、インスリンペプチドに結合されるジペプチドプロドラッグ要素を含む。二量体は、天然インスリン、天然ＩＧＦ−１、天然ＩＧＦ−ＩＩ、及び本明細書に開示されるインスリン類縁体ペプチドから成る群から選ばれるペプチドを含む、ホモ二量体であってもよいし、ヘテロ二量体であってもよい。一実施態様では、リンカーは、二官能チオールクロスリンカー、及び二官能アミンクロスリンカーから成る群から選ばれる。ある実施態様では、リンカーはＰＥＧであり、例えば、５ｋＤａ ＰＥＧ、２０ｋＤａ ＰＥＧである。ある実施態様では、リンカーはジスルフィド結合である。
例えば、二量体の各単量体は、Ｃｙｓ残基（例えば、末端又は内部に位置づけられるＣｙｓ）を含んでもよく、各Ｃｙｓ残基の硫黄原子は、ジスルフィド結合の形成に参加してもよい。二量体の各単量体は、Ａ及びＢ鎖のヘテロ二量体を表す。Ａ及びＢ鎖は、ジスルフィド結合を介して結合されるか、又は、単一鎖ペプチドとして調製される。本発明のある態様では、単量体同士は、末端アミノ酸（例えば、Ｎ−末端又はＣ−末端）同士を介して、内部アミノ酸同士を介して、又は、少なくとも一つの単量体の一つの末端アミノ酸と、少なくとも一つの他の単量体の一つの内部アミノ酸とを介して、接続される。特定の態様では、単量体同士は、Ｎ−末端アミノ酸を介しては接続されていない。特定の態様では、多量体の単量体同士は、各単量体のＣ−末端アミノ酸が互いに繋ぎ合わされる「テール・トゥー・テール」配向で結合される。二量体、三量体、又はより高次の多量体を含む、本明細書に開示のインスリンペプチドのいずれかに、結合体成分が共有結合されてもよい。
本明細書に開示されるプロドラッグはさらに修飾して、生理的ｐＨにおいて、水溶液に対するペプチドの溶解度を高めながら、ペプチドの腎クリアランスを阻止することによって該ペプチドの作用持続時間を延長することが可能である。ペプチドは、それらの比較的小さい分子量のために、血漿タンパクに比べて簡単に排泄される。ペプチドの分子量を４０ｋＤａ超えて増すことは、腎閾値を超えることになり、血漿中の持続時間を著明に引き延ばす。したがって、一実施態様では、ペプチドプロドラッグはさらに、共有結合される親水性成分を含むように修飾される。一実施態様では、親水性成分は、血漿タンパクポリエチレンオキシド鎖であるか、又は免疫グロブリンのＦｃ部分である。したがって、一実施態様では、ここに開示されるプロドラッグはさらに、アミノ酸の側鎖に共有結合される、一つ以上の親水性基を含むように修飾される。
一実施態様によれば、本明細書に開示されるインスリンプロドラッグは、Ｂ鎖のＮ−末端アミノ酸、又は、Ｂ鎖のカルボキシ末端に位置づけられるリシンアミノ酸、例えば、配列番号９／配列番号１３の位置２８、又は、配列番号８／配列番号１２の位置２９に位置づけられるリシンアミノ酸、の側鎖に対し親水性成分を結合することによって、さらに修飾される。一実施態様では、ペプチドリンカーのアミノ酸の一つが、その側鎖に親水性成分を結合することによって修飾されている、単一鎖インスリンプロドラッグ類縁体が提供される。一実施態様では、この修飾アミノ酸は、システイン、リシン、又はアセチルフェニルアラニンである。一実施態様では、ペプチドリンカーは、ＴＧＬＧＳＧＱ（配列番号３９）、ＶＧＬＳＳＧＱ（配列番号４５）、ＶＧＬＳＳＧＫ（配列番号４７）、ＴＧＬＧＳＧＲ（配列番号５２）、ＴＧＬＧＫＧＱ（配列番号５３）、ＫＧＬＳＳＧＱ（配列番号５４）、ＶＫＬＳＳＧＱ（配列番号５５）、ＶＧＬＫＳＧＱ（配列番号５６）、ＴＧＬＧＫＧＱ（配列番号５７）、及びＶＧＬＳＫＧＱ（配列番号５８）から成る群から選ばれ、親水性成分（例えば、ポリエチレングリコール）は、このペプチドリンカーのリシンの側鎖に結合される。
別の実施態様では、本明細書に開示されるインスリンプロドラッグ類縁体は、インスリンプロドラッグのＢ鎖のカルボキシ末端に修飾アミノ酸を付加することによってさらに修飾され、ここで、Ｃ−末端に付加されるアミノ酸は、該アミノ酸に結合される親水性成分を含むように修飾される。一実施態様では、Ｃ−末端に付加されるアミノ酸は、修飾されたシステイン、リシン、又はアセチルフェニルアラニンである。一実施態様では、親水性成分は、血漿タンパク、ポリエチレンオキシド鎖、及び免疫グロブリンのＦｃ部分から成る群から選ばれる。
一実施態様では、親水性基は、ポリエチレンオキシド鎖であり、一実施態様では、二つ以上のポリエチレンオキシド鎖が、インスリンプロドラッグ類縁体の、二つ以上のアミノ酸側鎖に共有結合される。一実施態様によれば、親水性成分は、本明細書に開示されるインスリンプロドラッグ類縁体の、Ａ９、Ａ１４、Ａ１５、Ｂ２２、Ｂ２８、Ｂ２９、及び、Ｂ鎖のＣ−末端又はＮ−末端から成る群から選ばれる位置におけるアミノ酸の側鎖に、共有結合される。複数のポリエチレンオキシド鎖を有するインスリンプロドラッグ類縁体に関して言えば、これらのポリエチレンオキシド鎖は、Ｂ鎖のＮ−末端アミノ酸、又は、Ｂ鎖のカルボキシ末端に位置づけられるリシンアミノ酸の側鎖に付着させることが可能であり、若しくは、ペプチドのＣ−末端に単一アミノ酸を付加することによって付着させることが可能であり、後者の場合、付加されるアミノ酸は、その側鎖に結合させたポリエチレンオキシド鎖を有する。一実施態様によれば、ポリエチレンオキシド鎖、又は他の親水性成分は、ジペプチドプロドラッグ要素を含む二つのアミノ酸の一方の側鎖に結合される。一実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素は、側鎖アミンにポリエチレンオキシド鎖を付着させたリシン（Ｄ又はＬ配置の）を含む。
＜親水性成分の結合＞
別の実施態様では、本明細書に開示されるインスリン類縁体の溶解度が、該ペプチドに親水性成分を共有結合させることによって強化される。親水性成分は、タンパクを活性化ポリマー分子と反応させるのに好適な条件であるならば、いずれの条件下であってもインスリン類縁体に付着させることが可能である。当該技術分野で公知の任意の手段、例えば、アシル化、還元的アルキル化、マイケル付加、チオールアルキル化、又は、ＰＥＧ成分の反応基（例えば、アルデヒド、アミノ、エステル、チオール、α−ハロアセチル、マレイミド、又はヒドラジノ基）の、標的化合物における反応基（例えば、アルデヒド、アミノ、エステル、チオール、α−ハロアセチル、マレイミド、又はヒドラジノ基）に対する反応を介する、他の化学選択的結合体形成／ライゲーション法、などの手段を使用することが可能である。水溶性ポリマーを一つ以上のタンパクに結合させるために使用することが可能な活性基としては、ただしこれらに限定されないが、スルフォン、マレイミド、スルフヒドリル、チオール、トリフレート、トレシレート、アジジリン、オキシラン、及び５−ピリジルが挙げられる。還元的アルキル化によってペプチドに付着される場合、選ばれるポリマーは、重合の程度が調節可能となるように、単一の反応性アルデヒドを有していなければならない。例えば、Ｋｉｎｓｔｌｅｒ ｅｔ ａｌ．，Ａｄｖ．Ｄｒｕｇ．Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｒｅｖ．５４：４７７−４８５（２００２）；Ｒｏｂｅｒｔｓ ｅｔ ａｌ．，Ａｄｖ．Ｄｒｕｇ．Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｒｅｖ．５４：４５９−４７６（２００２）；及び、Ｚａｌｉｐｓｋｙ ｅｔ ａｌ．，Ａｄｖ．Ｄｒｕｇ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｒｅｖ．１６：１５７−１８２（１９９５）を参照されたい。
適切な親水性成分としては、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレングリコール、ポリオキシエチル化ポリオール（例えば、ＰＯＧ）、ポリオキシエチル化ソルビトール、ポリオキシエチレン化グルコース、ポリオキシエチル化グリセロール（ＰＯＧ）、ポリオキシアルキレン、ポリエチレングリコールプロピオンアルデヒド、エチレングリコール／プロピレングリコールのコポリマー、モノメトキシ−ポリエチレングリコール、モノ−（Ｃ１−Ｃ１０）アルコキシ−又はアリールオキシ−ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロース、ポリアセタール、ポリビニールアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニールピロリドン、ポリ−１，３−ジオキソラン、ポリ−１，３，６−トリオキサン、エチレン／無水マレイン酸コポリマー、ポリ（ベータ−アミノ酸）（ホモポリマーか、又はランダムコポリマー）、ポリ（ｎ−ビニールピロリドン）ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールホモポリマー（ＰＰＧ）及び他のポリアルキレンオキシド、ポリプロピレンオキシド／エチレンオキシドコポリマー、結腸酸又はその他のポリサッカリドポリマー、フィコール又はデキストラン及びそれらの混合物が挙げられる。
一実施態様によれば、親水性成分、例えば、ポリエチレングリコール鎖は、約５００から約４０，０００ダルトンの範囲から選ばれる分子量を有する。一実施態様では、親水性成分、例えば、ＰＥＧは、約５００から約５，０００ダルトン、又は約１，０００から約５，０００ダルトンの範囲から選ばれる分子量を有する。別の実施態様では、親水性成分、例えば、ＰＥＧは、約１０，０００から約２０，０００ダルトンの分子量を有する。さらに別の例示の実施態様では、親水性成分、例えば、ＰＥＧは、約２０，０００から約４０，０００ダルトンの分子量を有する。
一実施態様では、親水性成分としてデキストランが使用される。デキストランは、主にα１−６結合によって結合されるグルコースサブユニットから成る、ポリサッカリドポリマーである。デキストランは、多数の分子量範囲において、例えば、約１ｋＤから約１００ｋＤ、又は、約５、１０、１５、又は２０ｋＤから約２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、又は９０ｋＤの範囲において入手が可能である。
直鎖又は分枝鎖ポリマーは考慮の対象とされる。それから得られる結合体の調製物は、事実上モノ分散性であってもポリ分散性であってもよく、１ペプチド当たり、約０．５、０．７、１、１．２、１．５、又は２個のポリマー成分を有していてもよい。
一実施態様によれば、本明細書に開示されるインスリンプロドラッグ類縁体は、アミノ酸置換によってさらに修飾され、ここで、置換アミノ酸は、例えばポリエチレングリコールなどの、親水性成分と架橋結合をするのに好適な側鎖を含む。一実施態様では、インスリンプロドラッグ類縁体の、親水性成分が結合される位置におけるアミノ酸は、親水性成分の導入のため、又はその付着を容易にするために、天然又は合成アミノ酸によって置換される（又は、そのＣ−末端に付加される）。例えば、一実施態様では、Ａ５、Ａ８、Ａ９、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１５、Ａ１７、Ａ１８、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ１７、Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２６、Ｂ２７、Ｂ２８、Ｂ２９、及びＢ３０から選ばれる位置における天然アミノ酸は、リシン、システイン、又はアセチルフェニルアラニン残基によって置換され（又は、リシン、システイン、又はアセチルフェニルアラニン残基が、そのＣ−末端に付加され）て、ポリエチレングリコール鎖の共有結合を可能とする。
一実施態様では、インスリンプロドラッグ類縁体は、Ｂ鎖のカルボキシ末端に付加させた単一のシステイン残基を有するか、又は、インスリンプロドラッグ類縁体は、少なくとも一つのシステイン残基によって置換されており、該システイン残基の側鎖は、例えば、マレイミド、ビニールスルフォン、２−ピリジルチオ、ハロアルキル、及びハロアシルなどの、チオール反応性試薬によってさらに修飾される。これらのチオール反応性試薬は、カルボキシ、ケト、ヒドロキシル、及びその他の基や、他の親水性成分、例えば、ポリエチレングリコール単位を含んでもよい。別の実施態様では、インスリンプロドラッグ類縁体は、Ｂ鎖のカルボキシ末端に付加させた単一リシン残基を有するか、又は、インスリンプロドラッグ類縁体はリシンによって置換されており、この置換するリシン残基の側鎖はさらに、アミン反応性試薬、例えば、カルボン酸の活性エステル（スクシニミド、無水物など）、又は、ポリエチレングリコールなどの親水性成分のアルデヒドによって修飾される。
インスリンプロドラッグ類縁がポリエチレングリコール鎖を含む実施態様では、ポリエチレングリコール鎖は、直鎖状であってもよいし、分枝状であってもよい。一実施態様によれば、ポリエチレングリコール鎖は、約２０，０００から約６０，０００ダルトンの範囲から選ばれる平均分子量を有する。インスリンプロドラッグ類縁体に最適な溶解度及び血液クリアランス特性を与えるために、該インスリンプロドラッグ類縁体に複数のポリエチレングリコール鎖を結合させることも可能である。一実施態様では、インスリンプロドラッグ類縁体は、約２０，０００から約６０，０００ダルトンの範囲から選ばれる平均分子量を持つ、単一のポリエチレングリコール鎖に結合される。別の実施態様では、インスリンプロドラッグ類縁体は、二つのポリエチレングリコール鎖に結合され、ここで、二本鎖の併合平均分子量は、約４０，０００から約８０，０００ダルトンの範囲から選ばれる。一実施態様では、２０，０００又は６０，０００ダルトンの平均分子量を持つ単一のポリエチレングリコール鎖が、インスリンプロドラッグ類縁体に結合される。別の実施態様では、単一のポリエチレングリコール鎖がインスリンプロドラッグ類縁体に結合され、このポリエチレングリコール鎖は約４０，０００から約５０，０００ダルトンの範囲から選ばれる平均分子量を有する。一実施態様では、二本のポリエチレングリコール鎖がインスリンプロドラッグ類縁体に結合され、ここで、第１及び第２ポリエチレングリコール鎖は、それぞれ、２０，０００ダルトンの平均分子量を有する。別の実施態様では、２本のポリエチレングリコール鎖がインスリンプロドラッグ類縁体に結合され、ここで、第１及び第２ポリエチレングリコール鎖は、それぞれ、４０，０００ダルトンの平均分子量を有する。
さらに別の実施態様では、ペプチドに共有結合される２本以上のポリエチレングリコール鎖を含むインスリンプロドラッグ類縁体が提供され、ここで、これらのポリエチレングリコール鎖の合計分子量は、約４０，０００から約６０，０００ダルトンである。一実施態様では、ＰＥＧ化インスリンプロドラッグ類縁体は、Ｂ鎖のＮ−末端、及び／又は、配列番号９の位置２８、又は、配列番号８の位置２９から選ばれる一つ以上のアミノ酸に結合される、ポリエチレングリコール鎖を含み、ここで、ＰＥＧ鎖（単数又は複数）の合計分子量は約４０，０００から８０，０００ダルトンである。
一実施態様によれば、インスリンペプチド、又は、そのプロドラッグ／沈着誘導体は、化学的ＰＥＧと同様の延長構造を形成することが可能なアクセサリーペプチド（例えば、組み換えＰＥＧ（ｒＰＥＧ））、例えば、国際公開第ＷＯ２００９／０２３２７０号、及び米国特許出願第ＵＳ２００８／０２８６８０８号に記載されるものと同様のもの、に融合される。ｒＰＥＧはポリエチレングリコールではない。ある態様におけるｒＰＥＧは、一つ以上のグリシン、セリン、グルタミン酸、アスパラギン酸、アラニン、又はプロリンを含むポリペプチドである。ある態様では、ｒＰＥＧは、ホモポリマー、例えば、ポリ−グリシン、ポリ−セリン、ポリ−グルタミン酸、ポリ−アスパラギン酸、ポリ−アラニン、又はポリ−プロリン、である。別の実施態様では、ｒＰＥＧは、反復される２種類のアミノ酸、例えば、ポリ（Ｇｌｙ−Ｓｅｒ）、ポリ（Ｇｌｙ−Ｇｌｕ）、ポリ（Ｇｌｙ−Ａｌａ）、ポリ（Ｇｌｙ−Ａｓｐ）、ポリ（Ｇｌｙ−Ｐｒｏ）、ポリ（Ｓｅｒ−Ｇｌｕ）などを含む。ある態様では、ｒＰＥＧは、３種類の異なるアミノ酸、例えば、ポリ（Ｇｌｙ−Ｓｅｒ−Ｇｌｕ）を含む。特定の態様では、ｒＰＥＧは、インスリンペプチドの寿命を延長する。ある態様では、ｒＰＥＧは、正の正味電荷、又は負の正味電荷を有する。ある態様では、ｒＰＥＧは二次構造を欠く。一実施態様では、ｒＰＥＧは、１０アミノ酸長より長いか、等しい長さであり、一実施態様では、約４０から約５０アミノ酸長である。ある態様におけるアクセサリーペプチドは、ペプチド結合又はプロテイナーゼ切断部位を介して、本発明のペプチドのＮ−又はＣ−末端に融合されるか、又は、本発明のペプチドのループの中に挿入される。ある態様ではｒＰＥＧは、アフィニティータグを含むか、又は、５ｋＤａよりも大きいＰＥＧに結合される。一実施態様では、ｒＰＥＧは、本発明のペプチドに対し、流体力学半径の増加、血清半減期の延長、プロテアーゼ耐性の増大、又は溶解度の上昇を賦与し、ある態様では、ペプチドに対し、免疫原性の低下を賦与する。
一実施態様によれば、インスリンプロドラッグ類縁体であって、その溶解度、安定性、及び／又は薬物動態を改善するために、血漿タンパクが、該ペプチドのアミノ酸側鎖に共有結合される、インスリンプロドラッグ類縁体が提供される。例えば、血清アルブミンを、本明細書に提示されるインスリンプロドラッグ類縁体に共有結合させることが可能である。一実施態様では、血漿タンパクは、Ｂ鎖のＮ−末端、及び／又は、配列番号９の位置２８、又は、配列番号８の位置２９に対応するアミノ酸に共有結合させる。
一実施態様によれば、インスリンプロドラッグ類縁体であって、その溶解度、安定性、及び／又は薬理動態を改善するために、免疫グロブリン分子のＦｃ部分を表す直鎖状アミノ酸配列を、そのアミノ酸側鎖に共有結合させたインスリンプロドラッグ類縁体が提供される。例えば、免疫グロブリン分子のＦｃ部分を表すアミノ酸配列は、Ｂ鎖のＮ−末端、Ａ又はＢ鎖のＣ−末端、又は、末端延長させたＡ又はＢ鎖のＣ−末端に対し共有結合させることが可能である。例えば、免疫グロブリン分子のＦｃ部分を表すアミノ酸配列は、Ｂ鎖のＣ−末端に共有結合させることが可能であり、又は、例えば、配列番号９の位置２８、又は配列番号８の位置２９に対応するアミノ酸に結合させることが可能である。このＦｃ部分は、典型的にはＩｇＧから単離されるものであるが、任意の免疫グロブリンからのＦｃペプチド断片もまた、同様に機能するはずである。
本発明の特定の態様では、インスリンプロドラッグ類縁体は、そのアミノ酸側鎖のアミン、ヒドロキシル、又はチオールを直接アルキル化又はアシル化することによって、アルキル又はアシルを含むように修飾される。一実施態様では、インスリンプロドラッグ類縁体は、アミノ酸の側鎖アミン、ヒドロキシル、又はチオールを介して直接アシル化されている。一実施態様では、アシル化は、Ａ９、Ａ１４、Ａ１５、Ｂ２２、Ｂ２８、又はＢ２９から選ばれる一つ以上の位置において行われる。この点で、アシル化インスリンプロドラッグ類縁体は、配列番号３のＡ鎖アミノ酸配列と配列番号５のＢ鎖とを含むことが可能であるし、配列番号３及び／又は配列番号５の修飾アミノ酸配列であって、位置Ａ９、Ａ１４、Ａ１５、Ｂ２２、Ｂ２８、又はＢ２９のアミノ酸の少なくとも一つを修飾して、側鎖アミン、ヒドロキシル、又はチオールを含む任意のアミノ酸に変換させた修飾アミノ酸配列を含むことも可能である。ある特定の態様では、インスリンプロドラッグ類縁体の直接的アシル化は、位置Ｂ２８又は２９のアミノ酸の側鎖アミン、ヒドロキシル、又はチオールを介して行われる。さらに別の一実施態様では、インスリンプロドラッグ類縁体は、位置Ｂ２８又はＢ２９の位置に存在するＬｙｓのイプシロンアミノ基に結合される、１−２４炭素原子を有するカルボン酸のアシル基を含む。一実施態様では、ペプチドリンカーのアミノ酸の一つがそのアミノ酸側鎖のアミン、ヒドロキシル、又はチオールを直接アシル化することによってアシル基を含むように修飾されている、単一鎖インスリンプロドラッグ類縁体が提供される。一実施態様によれば、単一鎖インスリン類縁体のペプチドリンカーは、ＡＧＲＧＳＧＫ（配列番号３５）、ＡＧＬＧＳＧＫ（配列番号３６）、ＡＧＭＧＳＧＫ（配列番号３７）、ＡＳＷＧＳＧＫ（配列番号３８）、ＴＧＬＧＳＧＱ（配列番号３９）、ＴＧＬＧＲＧＫ（配列番号４０）、ＴＧＬＧＳＧＫ（配列番号４１）、ＨＧＬＹＳＧＫ（配列番号４２）、ＫＧＬＧＳＧＱ（配列番号４３）、ＶＧＬＭＳＧＫ（配列番号４４）、ＶＧＬＳＳＧＱ（配列番号４５）、ＶＧＬＹＳＧＫ（配列番号４６）、ＶＧＬＳＳＧＫ（配列番号４７）、ＶＧＭＳＳＧＫ（配列番号４８）、ＶＷＳＳＳＧＫ（配列番号４９）、ＶＧＳＳＳＧＫ（配列番号５０）、ＶＧＭＳＳＧＫ（配列番号５１）、ＴＧＬＧＳＧＲ（配列番号５２）、ＴＧＬＧＫＧＱ（配列番号５３）、ＫＧＬＳＳＧＱ（配列番号５４）、ＶＫＬＳＳＧＱ（配列番号５５）、ＶＧＬＫＳＧＱ（配列番号５６）、ＴＧＬＧＫＧＱ（配列番号５７）、及びＶＧＬＳＫＧＱ（配列番号５８）から成る群から選ばれ、ここで、Ａ鎖、Ｂ鎖、又は接続ペプチドにおける少なくとも一つのリシン残基は、アシル化によって化学的に修飾されている。一実施態様では、このアシル化基は、１−５、１０−１２、又は１２−２４の炭素鎖を含む。
一実施態様によれば、本明細書に開示されるインスリンプロドラッグ類縁体は、そのプロドラッグジペプチドプロドラッグ要素にさらに別の化合物を結合するように修飾される。一実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素を含むアミノ酸側鎖は、ＰＥＧ化、アシル化、又はアルキル化されている。一実施態様では、ジペプチドは、１−５、１０−１２、又は１２−２４の炭素鎖を含む基によってアシル化されている。一実施態様では、ジペプチドは、４０−８０ＫＤａのポリエチレングリコール鎖によってＰＥＧ化されている。一実施態様では、ジペプチドプロドラッグ要素はＰＥＧ化さており、該ジペプチドに結合されているインスリンペプチドはアシル化されている、例えば、Ｂ鎖のＣ−末端リシンにおいてアシル化されている。一実施態様によれば、親水性成分又は封鎖性巨大分子が、下記の一般構造を含むジペプチドのＲ２側鎖に共有結合され：
Figure 2012512901
 上式において、Ｒ２は、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、及び（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨから成る群から選ばれる。一実施態様では、Ｒ２は（Ｃ３−Ｃ４アルキル）ＮＨ２である。封鎖性巨大分子は、当業者には公知であり、デキストラン、及び大分子量（すなわち、８０ｋＤａ以上）のポリエチレングリコールを含む。封鎖性巨大分子をジペプチド成分に結合することによって、プロドラッグは封鎖状態に維持され、一方、活性インスリンペプチドは、ジペプチドのアミド結合切断速度に基づいてゆっくりと放出される。
本開示はさらに、本発明のプロドラッグ類縁体が結合される他の結合体も包含し、抱合体への結合は、共有結合を介してであってもよいし、リンカーを介してであってもよい。結合は、共有化学結合、物理的力、例えば、電磁的、水素、イオン性、ファンデルワールス、若しくは疎水性又は親水性性相互作用などによって実現することが可能である。種々の非共有結合性の結合システム、例えば、ビオチン−アビジン、リガンド／受容体、酵素／基質、核酸／核酸結合タンパク、脂質／脂質結合タンパク、細胞接着分子パートナー同士；又は、相互に親和性を持つ、任意の結合パートナー又はそれらの断片同士、を用いてもよい。
例示の結合体としては、例えば、ただしこれらに限定されないが、異種ペプチド又はポリペプチド（例えば、血漿タンパクを含む）、標的剤、免疫グロブリン又はその一部（例えば、可変領域、ＣＤＲ、又はＦｃ領域）、例えば、放射性同位元素、蛍光色素、又は酵素標識のような診断用標識、水溶性ポリマーを含むポリマー、又は他の治療又は診断用薬剤、が挙げられる。一実施態様では、本開示のインスリンプロドラッグ類縁体と血漿タンパクとを含む結合体が提供され、ここで、血漿タンパクは、アルブミン、トランスフェリン、及びフィブリノーゲンから成る群から選ばれる。一実施態様では、結合体の血漿タンパク成分は、アルブミン又はトランスフェリンである。一実施態様では、リンカーは、１〜約６０、又は１〜３０原子長又はそれ以上、２〜５原子、２〜１０原子、５〜１０原子、又は１０〜２０原子長の原子鎖を含む。一実施態様では、鎖原子は全て炭素原子である。一実施態様では、リンカーのバックボーンの鎖原子は、Ｃ、Ｏ、Ｎ、及びＳから成る群から選ばれる。鎖原子及びリンカーは、より溶解度の高い結合体を実現するために、それらの期待される溶解度（親水性度）に従って選ばれてもよい。一実施態様では、リンカーは、酵素、又は他の触媒によって、又は、標的組織又は器官又は細胞の中に認められる加水分解条件によって、切断され易い官能基を提供する。一実施態様では、リンカーの長さは、立体的阻害の可能性を下げるのに十分な長さである。リンカーが共有結合か、又はペプチジル結合であって、結合体がポリペプチドである場合、この結合体の全体は、融合タンパクであってもよい。このようなペプチジルリンカーは、任意の長さを持ってもよい。例示のリンカーは、約１〜５０アミノ酸長、５〜５０、３〜５、５〜１０、５〜１５、又は１０〜３０アミノ酸長である。このような融合タンパクは、別法として、当業者には公知の組み換え遺伝子工学法によって生産してもよい。
＜結合体及び融合体＞
本開示はさらに、本明細書において開示されるインスリン類縁体が、結合体成分に対し、必要に応じて共有結合を介して、且つ、必要に応じてリンカーを介して結合される他の結合体も包含する。結合は、共有化学結合、物理的力、例えば、電磁的、水素、イオン性、ファンデルワールス、若しくは疎水性又は親水性性相互作用などによって実現することが可能である。種々の非共有結合性の結合システム、例えば、ビオチン−アビジン、リガンド／受容体、酵素／基質、核酸／核酸結合タンパク、脂質／脂質結合タンパク、細胞接着分子パートナー同士；又は、相互に親和性を持つ、任意の結合パートナー又はそれらの断片同士、を用いてもよい。
ペプチドは、標的アミノ酸の、選ばれた側鎖、若しくはＮ−又はＣ−末端残基と反応することが可能な有機誘導剤と、それらの標的アミノ酸残基とを反応させることによる直接的共有結合を介して、結合体成分に結合させることが可能である。ペプチド又は結合体における反応基としては、例えば、アルデヒド、アミノ、エステル、チオール、α−ハロアセチル、マレイミド、又はヒドラジノ基が挙げられる。誘導剤としては、例えば、マレイミドベンゾイルスルフォスクシニミドエステル（システイン残基を介する結合）、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド（リシン残基を介する）、グルタルアルデヒド、無水コハク酸、又は、他の公知の薬剤が挙げられる。それとは別に、結合体成分は、ポリサッカリド又はポリペプチドキャリヤーなどの中間キャリヤーを介して間接的にペプチドに結合させることも可能である。ポリサッカリドキャリヤーの例としては、アミノデキストランが挙げられる。得られる担持キャリヤーに対し所望の可溶性を賦与するために適切なポリペプチドキャリヤーの例としては、ポリリシン、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸、それらのコポリマー、及び、これらのアミノ酸、及び、他のアミノ酸、例えば、セリンとの混合ポリマー、が挙げられる。
システイニル残基は、もっとも一般的にはクロロ酢酸又はクロロ汗アミドなどのα−ハロアセテートと反応させられて、カルボキシメチル又はカルボキシアミドメチル誘導体を生じる。システイニル残基はさらに、ブロモトリフルオロアセトン、アルファ−ブロモ−β−（５−イミドゾイル）プロピオン酸、クロロアセチルフォスフェート、Ｎ−アルキルマレイミド、３−ニトロ−２−ピリジルジスルフィド、メチル２−ピリジルジスルフィド、ｐ−クロロメルクリベンゾエート、２−クロロメルクリ−４−ニトロフェノール、又はクロロ−７−ニトロベンゾ−２−オキサ−１，３−ジアゾールとの反応によって、誘導体化する。
ヒスチジル残基は、ｐＨ５．５−７．０においてジエチルピロカーボネートとの反応によって誘導体化する。なぜなら、この薬剤はヒスチジル側鎖に対し比較的特異的だからである。パラブロモフェナシルブロミドも有用である：この反応は、ｐＨ６．０において０．１Ｍのカコジル酸ナトリウム中で実行することが好ましい。
リシニル及びアミノ末端残基は、無水コハク酸又は他のカルボン酸と反応させる。これらの薬剤による誘導体化は、リシニル残基の帯電を逆転させる作用を有する。アルファ−アミノ含有残基の誘導体化に適切な他の試薬としては、イミドエステル類、例えば、ピコリニミデート、ピリドキサルフォスフェート、ピリドキサル、クロロボロハイドライド、トリニトロベンゼンスルフォン酸、Ｏ−メチルソウレア、２，４−ペンタンジオン、及び、グリオキシレートとのトランスアミナーゼ触媒反応、が挙げられる。
アルギニル残基は、一つ、又は数種の通例の試薬、特に、フェニルグリオキサル、２，３−ブタジオン、１，２−シクロヘキサンジオン、及びニンヒドリン、との反応によって修飾される。アルギニン残基の誘導体化は、グアニジン官能基の高いｐＫａのために、反応がアルカリ条件で行われることを要求する。さらに、これらの試薬は、リシンの基だけでなく、アルギニンのイプシロンアミノ基とも反応する可能性がある。
チロシル残基の特異的修飾は、特に、芳香族ジアゾニウム化合物又はテトラニトロメタンとの反応によってチロシル残基の中にスペクトラム標識を導入する点で、特別の関心を呼ぶ。もっとも一般的には、Ｎ−アセチルイミジゾール及びテトラニトロメタンを用いて、それぞれ、Ｏ−アセチルチロシル分子及び３−ニトロ誘導体を形成する。
カルボキシル側基（アスパルチル又はグルタミル）は、カルボジイミド（Ｒ−Ｎ＝Ｃ＝Ｎ−Ｒ’）との反応によって選択的に修飾される。ここで、Ｒ及びＲ’は、異なるアルキル基であり、例えば、１−シクロヘキシル−３−（２−モルフォリニル−４−エチル）カルボジイミド、又は１−エチル−３−（４−アゾニア−４，４−ジメチルペンチル）カルボジイミドである。さらに、アスパルチル及びグルタミル残基は、アンモニウムイオンとの反応によってアスパラギニル及びグルタミニル残基に変換される。
他の修飾としては、プロリン及びリシンのヒドロキシル化、セリル又はトレオニル残基のヒドロキシル基のリン酸化、リシン、アルギニン、及びヒスチジン側鎖のアルファアミノ基のメチル化（Ｔ．Ｅ．Ｃｒｅｉｇｈｔｏｎ，Ｐｒｏｔｅｉｎｓ：Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，Ｗ．Ｈ．Ｆｒｅｅｍａｎ ＆ Ｃｏ．，Ｓａｎ Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ，ｐｐ．７９−８６（１９８３））、アスパラギン又はグルタミンのデアミド化、Ｎ−末端アミンのアセチル化、及び／又は、Ｃ−末端のカルボン酸基のアミド化又はエステル化が挙げられる。
別のタイプの、共有結合による修飾としては、ペプチドに、化学的又は酵素的に結合されるグリコシドが挙げられる。糖（単数又は複数）は、（ａ）アルギニン及びヒスチジン、（ｂ）遊離カルボキシル基、（ｃ）遊離スルフヒドリル基、例えば、システインのものなど、（ｄ）遊離ヒドロキシル基、例えば、セリン、トレオニン、又はヒドロキシプロリンのものなど、（ｅ）芳香族残基、例えば、チロシン又はトリプトファンのものなど、又は（ｆ）グルタミンのアミド基、に付着されてもよい。これらの方法は、１９８７年９月１１日公開のＷＯ８７／０５３３０、及び、Ａｐｌｉｎ ａｎｄ Ｗｒｉｓｔｏｎ，ＣＲＣ Ｃｒｉｔ．Ｒｅｖ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．，ｐｐ．２５９−３０６（１９８１）に記載される。
本明細書に記載されるインスリン類縁体のいずれに対しても結合させることが可能な例示の結合体成分としては、ただしこれらに限定されないが、異種ペプチド又はポリペプチド（例えば、血漿タンパクを含む）、標的剤、免疫グロブリン又はその一部（例えば、可変領域、ＣＤＲ、又はＦｃ領域）、例えば、放射性同位元素、蛍光色素、又は酵素標識のような診断用標識、水溶性ポリマーを含むポリマー、又は他の治療又は診断用薬剤、が挙げられる。一実施態様では、本開示のインスリン類縁体と血漿タンパクとを含む結合体が提供され、ここで、血漿タンパクは、アルブミン、トランスフェリン、フィブリノーゲン、及びグロブリンから成る群から選ばれる。
一実施態様では、リンカーは、１〜約６０、又は１〜３０原子長又はそれ以上、２〜５原子、２〜１０原子、５〜１０原子、又は１０〜２０原子長の原子鎖を含む。一実施態様では、鎖原子は全て炭素原子である。一実施態様では、リンカーのバックボーンの鎖原子は、Ｃ、Ｏ、Ｎ、及びＳから成る群から選ばれる。鎖原子及びリンカーは、より溶解度の高い結合体を実現するために、それらの期待される溶解度（親水性度）に従って選ばれてもよい。一実施態様では、リンカーは、酵素、又は他の触媒によって、又は、標的組織又は器官又は細胞の中に認められる加水分解条件によって切断され易い官能基を提供する。一実施態様では、リンカーの長さは、立体的阻害の可能性を下げるのに十分な長さである。リンカーが共有結合か、又はペプチジル結合で、結合体がポリペプチドである場合、結合体の全体は、融合タンパクであってもよい。このようなペプチジルリンカーは、任意の長さを持ってもよい。例示のリンカーは、約１〜５０アミノ酸長、５〜５０、３〜５、５〜１０、５〜１５、又は１０〜３０アミノ酸長である。このような融合タンパクは、別法として、当業者には公知の組み換え遺伝子工学法によって生産してもよい。
上述のように、一実施態様では、インスリン類縁体は、免疫グロブリン又はその部分（例えば、可変領域、ＣＤＲ、又はＦｃ領域）に結合、例えば、融合される。公知のタイプの免疫グロブリン（Ｉｇ）としては、ＩｇＧ、ＩｇＡ、ＩｇＥ、ＩｇＤ、又はＩｇＭが挙げられる。Ｆｃ領域は、Ｉｇ重鎖のＣ−末端領域であり、これは、リサイクリング（これは半減期の延長につながる）、抗体依存性細胞介在細胞毒性（ＡＤＣＣ）、及び補体依存性細胞毒性（ＣＤＣ）などの作用を実行する、Ｆｃ受容体との結合を担当する。
例えば、ある定義によれば、ヒトのＩｇＧ重鎖Ｆｃ領域は、該重鎖のＣｙｓ２２６からＣ−末端まで延びる。「ヒンジ領域」は、一般に、ヒトＩｇＧ１のＧｌｕ２１６からＰｒｏ２３０まで延びる（他のＩｇＧ異性体のヒンジ領域は、システイン結合に与るシステインを整列させることによって、ＩｇＧ１配列と揃えることが可能である）。ＩｇＧのＦｃ領域は、二つの定常ドメインＣＨ２及びＣＨ３を含む。ヒトのＩｇＧ Ｆｃ領域のＣＨ２ドメインは、通常、アミノ酸２３１からアミノ酸３４１まで延びる。ヒトのＩｇＧ Ｆｃ領域のＣＨ３ドメインは、通常、アミノ酸３４２からアミノ酸４４７まで延びる。免疫グロブリン、免疫グロブリン断片、又は領域のアミノ酸数に関する参照は、全て、Ｋａｂａｔ ｅｔ ａｌ．１９９１，Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｏｆ Ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｏｆ Ｉｍｍｕｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ，Ｕ．Ｓ．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｕｂｌｉｃ Ｈｅａｌｔｈ，Ｂｅｓｔｈｅｄａ，Ｍｄに基づく。関連実施態様では、Ｆｃ領域は、ＣＨ１以外の免疫グロブリン重鎖の、一つ以上の天然又は修飾定常域、例えば、ＩｇＧ及びＩｇＡのＣＨ２及びＣＨ３領域、又はＩｇＥのＣＨ３及びＣＨ４領域、を含んでもよい。
適切な結合体成分の例としては、ＦｃＲｎ結合部位を含む、免疫グロブリン部分が挙げられる。ＦｃＲｎ、すなわちサルベージ受容体は、免疫グロブリンのリサイクルを担当し、それらを血液循環に戻す。ＦｃＲｎ受容体に結合するＩｇＧのＦｃ部分の領域は、Ｘ線結晶解析に基づいて記載されている（Ｂｕｒｍｅｉｓｔｅｒ ｅｔ ａｌ．１９９４，Ｎａｔｕｒｅ ３７２：３７９）。ＦｃＲｎに対するＦｃの主要接触区域は、ＣＨ２及びＣＨ３ドメインの接合部の近くである。Ｆｃ−ＦｃＲｎ接触部は全て、単一のＩｇ重鎖の内部にある。主要接触部位は、ＣＨ２ドメインの、アミノ酸残基２４８、２５０−２５７、２７２、２８５、２８８、２９０−２９１、３０８−３１１、及び３１４、及び、ＣＨ３ドメインの、アミノ酸残基３８５−３８７、４２８、及び４３３−４３６を含む。
結合体成分は、ＦｃγＲ結合部位（単数又は複数）を含んでもよいし、含まなくてもよい。ＦｃγＲは、ＡＤＣＣ及びＣＤＣを担当する。Ｆｃ領域において、ＦｃγＲと直接接触する位置の例としては、アミノ酸２３４−２３９（下方ヒンジ領域）、アミノ酸２６５−２６９（Ｂ／Ｃループ）、アミノ酸２９７−２９９（Ｃ／Ｅループ）、及びアミノ酸３２７−３３２（Ｆ／Ｃ）ループがある（Ｓｏｎｄｅｒｍａｎｎ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ ４０６：２６７−２７３，２０００）。ＩｇＥの下方ヒンジ領域も、ＦｃＲＩ結合に関与する（Ｈｅｎｒｙ ｅｔ ａｌ．，Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ３６，１５５６８−１５５７８，１９９７）。ＩｇＡ受容体結合に関与する残基は、Ｌｅｗｉｓ ｅｔ ａｌ．，（Ｊ．Ｉｍｍｕｎｏｌ．１７５：６６９４−７０１，２００５）に記載される。ＩｇＥ受容体結合に関与する残基は、Ｓａｙｅｒｓ ｅｔ ａｌ．（Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．２７９（３４）：３５３２０−５，２００４）に記載される。
アミノ酸修飾は、免疫グロブリンのＦｃ領域に行ってもよい。このような変種Ｆｃ領域は、Ｆｃ領域のＣＨ３ドメイン（残基３４２−４４７）における少なくとも一つのアミノ酸修飾、及び／又は、Ｆｃ領域のＣＨ２ドメイン（残基２３１−３４１）における少なくとも一つのアミノ酸修飾を含む。ＦｃＲｎに対する親和度の増加をもたらすと考えられる突然変異は、Ｔ２５６Ａ、Ｔ３０７Ａ、Ｅ３８０Ａ、及びＮ４３４Ａを含む（Ｓｈｉｅｌｄｓ ｅｔ ａｌ．２００１，Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．２７６：６５９１）。他の突然変異は、ＦｃＲｎに対する親和度を著明に下げることなく、ＦｃγＲＩ、ＦｃγＲＩＩＡ、ＦｃγＲＩＩＢ、及び／又はＦｃγＲＩＩＩＡに対するＦｃ領域の結合を低減させる可能性がある。例えば、Ｆｃ領域の位置２９７におけるＡｓｎをＡｌａ又は他のアミノ酸によって置換すると、高度に保存されるＮ−グリコシル化部位が取り除かれることになり、免疫原性の低下と、同時に、Ｆｃ領域の半減期の延長、及び、ＦｃγＲｓに対する結合の低下が引き起こされる（Ｒｏｕｔｌｅｄｇｅ ｅｔ ａｌ．１９９５，Ｔｒａｎｓｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ６０：８４７；Ｆｒｉｅｎｄ ｅｔ ａｌ．１９９９，Ｔｒａｎｓｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ６８：１６３２；Ｓｈｉｅｌｄｓ ｅｔ ａｌ．，１９９５，Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．２７６：６５９１）。ＦｃγＲｓに対する結合を低下させる、ＩｇＧ１の位置２３３−２３６におけるアミノ酸修飾が実行されている（Ｗａｒｄ ａｎｄ Ｇｈｅｔｉｅ １９９５，Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ Ｉｍｍｕｎｏｌｏｇｙ ２：７７、及び、Ａｒｍｏｕｒ ｅｔ ａｌ．１９９９，Ｅｕｒ．Ｊ．Ｉｍｍｕｎｏｌ．２９：２６１３）。いくつかの例示のアミノ酸置換が、米国特許第７，３５５，００８号及び７，３８１，４０８号に記載される。なお、それぞれの全体を引用により本明細書に含める。
＜アシル化及びアルキル化＞
一実施態様によれば、本明細書に開示されるインスリン類縁体は、アシル基又はアルキル基を含むように修飾される。アシル化又はアルキル化は、循環におけるインスリン類縁体の半減期を延長することが可能である。有利なことに、アシル化又はアルキル化は、インスリン及び／又はＩＧＦ−１受容体に対する作用の開始を遅らせ、及び／又は、作用の持続時間を延長し、及び／又は、ＤＰＰ−ＩＶなどのプロテアーゼに対する抵抗性を高める。インスリン類縁体は、親水性成分が結合されるアミノ酸位置と同じ位置において、若しくは、異なるアミノ酸位置において、アシル化又はアルキル化されてもよい。
一実施態様では、本発明は、天然インスリンのＡ１０、Ｂ２８、Ｂ２９に対応する位置に、又は、Ａ又はＢ鎖のＣ−末端又はＮ−末端のアミノ酸に共有結合されるアシル基又はアルキル基を含むように修飾される、インスリン類縁体を提供する。このインスリン類縁体はさらに、インスリン類縁体アミノ酸と、アシル基又はアルキル基との間にスペーサーを含んでもよい。一実施態様では、アシル基は、脂肪酸又は胆汁酸、又はその塩であり、例えば、Ｃ４からＣ３０脂肪酸、Ｃ８からＣ２４脂肪酸、コール酸、Ｃ４からＣ３０アルキル、Ｃ８からＣ２４アルキル、又は、胆汁酸のステロイド成分を含むアルキルである。スペーサーは、アシル基又はアルキル基を付着させるために好適な反応基を有するものであればいずれの成分であってもよい。例示の実施態様では、スペーサーは、ジペプチド、トリペプチド、又は、親水性性二官能基スペーサーを含む。一実施態様では、Ｔｒｐ、Ｇｌｕ、Ａｓｐ、Ｃｙｓ、及び、ＮＨ２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ（ＣＨ２）ｍＣＯＯＨを含むスペーサーから成る群から選ばれ、前式において、ｍは、１から６の任意の整数であり、ｎは、２から１２の任意の整数である。このようなアシル化又はアルキル化インスリンペプチドはさらに、親水性成分を含んでもよく、これは必要に応じてポリエチレングリコールであってもよい。前述のインスリン類縁体は、いずれも、二つのアシル基、又は、二つのアルキル基、又は、それらの組み合わせを含んでもよい。
アシル化は、インスリン類縁体に対し、該インスリン類縁体のアゴニスト活性が保持される限り、その任意の位置において実行することが可能である。アシル基は、インスリン類縁体のアミノ酸に対し直接共有結合させることが可能であり、若しくは、インスリン類縁体のアミノ酸に対しスペーサーを介して間接的に結合させることが可能である。本発明の特異的態様では、インスリン類縁体は、該インスリンペプチドのアミノ酸側鎖のアミン、ヒドロキシル、又はチオールの直接的アシル化によってアシル基を含むように修飾される。一実施態様では、インスリン類縁体は、アミノ酸の側鎖アミン、ヒドロキシル、又はチオールを介して直接アシル化されている。一実施態様では、アシル化は、天然インスリンのＡ１０、Ｂ２８、Ｂ２９に対応する位置、又は、Ａ又はＢ鎖のＣ−末端又はＮ−末端において行われる。この点で、アシル化インスリン類縁体は、配列番号９及び配列番号１０のアミノ酸配列を含んでもよいし、本明細書に記載されるアミノ酸修飾の内の一つ以上を含む、それらの修飾アミノ酸配列を含んでもよく、この場合、天然インスリンのＡ１０、Ｂ２８、Ｂ２９に対応する位置、又は、Ａ又はＢ鎖のＣ−末端又はＮ−末端におけるアミノ酸の少なくとも一つは修飾されて、側鎖アミン、ヒドロキシル、又はチオールを含む任意のアミノ酸に変換される。ある特定の態様では、インスリンペプチドの直接的アシル化は、天然インスリンのＡ１０、Ｂ２８、Ｂ２９に対応する位置のアミノ酸の側鎖アミン、ヒドロキシル、又はチオールを介して行われる。一実施態様によれば、ジペプチド要素のアミノ酸側鎖の一つはアシル化されている。
一実施態様では、アシル化されているアミノ酸は、式ＩＶのアミノ酸である：
Figure 2012512901
 ある例示の実施態様では、式ＩＶのアミノ酸は、ｎが４であるアミノ酸（Ｌｙｓ）、又は、ｎが３であるアミノ酸（Ｏｒｎ）である。
他の実施態様では、側鎖ヒドロキシルを含むアミノ酸は、式Ｖのアミノ酸である：
Figure 2012512901
 ある例示の実施態様では、式Ｖのアミノ酸は、ｎが１であるアミノ酸である（Ｓｅｒ）。
さらに別の実施態様では、側鎖チオールを含むアミノ酸は、式ＶＩのアミノ酸である：
Figure 2012512901
 ある例示の実施態様では、式ＶＩのアミノ酸は、ｎが１であるアミノ酸である（Ｃｙｓ）。
ある例示の実施態様では、インスリン類縁体は、スペーサーのアミン、ヒドロキシル、又はチオールをアシル化することによってアシル基を含むように修飾され、ここで、該スペーサーは、位置Ａ１０、Ｂ２８、又はＢ２９のアミノ酸（野生型インスリンのアミノ酸番号による）の側鎖に付着される。スペーサーが付着されるアミノ酸は、スペーサーに対する結合を可能とする成分を含むものであればいずれのアミノ酸であってもよい。例えば、側鎖ＮＨ２、−ＯＨ、又は−ＣＯＯＨを含むアミノ酸（例えば、Ｌｙｓ、Ｏｒｎ、Ｓｅｒ、Ａｓｐ、又はＧｌｕ）は適切である。一実施態様では、スペーサーは、側鎖アミン、ヒドロキシル、又はチオールを含む一つのアミノ酸であるか、若しくは、側鎖アミン、ヒドロキシル、又はチオールを含むアミノ酸を含むジペプチド又はトリペプチドである。
アシル化が、スペーサーのアミン基を介して行われる場合、アシル化は、アミノ酸のアルファアミンを介して行われてもよいし、若しくは、側鎖アミンを介してもよい。アルファアミンがアシル化されている場合、スペーサーアミノ酸は任意のアミノ酸であってよい。例えば、スペーサーアミノ酸は、疎水性アミノ酸、例えば、Ｇｌｙ、Ａｌａ、Ｖａｌ、Ｌｅｕ、Ｉｌｅ、Ｔｒｐ、Ｍｅｔ、Ｐｈｅ、Ｔｙｒであってもよい。それとは別に、スペーサーアミノ酸は、酸性残基、例えば、Ａｓｐ及びＧｌｕであってもよい。スペーサーアミノ酸の側鎖アミンがアシル化されている場合、該スペーサーアミノ酸は、側鎖アミンを含むアミノ酸、例えば、式Ｉのアミノ酸（例えば、Ｌｙｓ又はＯｒｎ）である。この場合、スペーサーアミノ酸のアルファアミンと、側鎖アミンの両方がアシル化されていることが可能であり、その場合、インスリンペプチドはジアシル化されている。本開示はさらに、ジアシル化インスリン類縁体を考慮の対象とする。
アシル化が、スペーサーのヒドロキシル基を介して行われる場合、一つのアミノ酸、又は、ジペプチド又はトリペプチドの複数のアミノ酸の一つは、式ＩＩのアミノ酸であってもよい。特定の例示的な実施態様では、そのアミノ酸はＳｅｒである。
アシル化が、スペーサーのチオール基を介して行われる場合、アミノ酸、又は、ジペプチド又はトリペプチドの複数のアミノ酸の一つは、式ＩＩＩのアミノ酸であってもよい。特定の例示的な実施態様では、そのアミノ酸はＣｙｓである。
一実施態様では、スペーサーは、親水性性二官能基スペーサーを含む。特定の実施態様では、スペーサーは、アミノポリ（アルキルオキシ）カルボキシレートを含む。この点で、スペーサーは、例えば、ＮＨ２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ（ＣＨ２）ｍＣＯＯＨ（前式において、ｍは１から６の任意の整数であり、ｎは、２から１２の任意の整数である）を含んでもよく、その例として、８−アミノ−３，６−ジオキサオクタノイン酸があり、これは、Ｐｅｐｔｉｄｅｓ Ｉｎｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．（Ｌｏｕｉｓｖｉｌｌｅ，ＫＹ）から市販されている。
アミン、ヒドロキシル、及びチオールを介するペプチドアシル化の適切な方法は従来技術で公知である。例えば、下記を参照されたい：Ｍｉｌｌｅｒ，Ｂｉｏｃｈｅｍ Ｂｉｏｐｈｙｓ Ｒｅｓ Ｃｏｍｍｕｎ ２１８：３７７−３８２（１９９６）；Ｓｈｉｍｏｈｉｇａｓｉ ａｎｄ Ｓｔａｍｍｅｒ，Ｉｎｔ Ｊ Ｐｅｐｔ Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｒｅｓ １９：５４−６２（１９８２）；及びＰｒｅｖｉｅｒｏ ｅｔ ａｌ．，Ｂｉｏｃｈｉｍ Ｂｉｏｐｈｙｓ Ａｃｔａ ２６３：７−１３（１９７３）（ヒドロキシルを介してアシル化する方法に関して）；及び、Ｓａｎ ａｎｄ Ｓｉｌｖｉｕｓ，Ｊ Ｐｅｐｔ Ｒｅｓ ６６：１６９−１８０（２００５）（チオールを介してアシル化する方法に関して）；Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｅ Ｃｈｅｍ．”Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｐｒｏｔｅｉｎｓ：Ｈｉｓｔｏｒｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（「タンパク質の化学的修飾：歴史と応用」）”ｐａｇｅｓ１，２−１２（１９９０）；Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．，Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｒｅｓ．”Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｐａｌｍｉｔｏｙｌ Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ ｏｆ Ｉｎｓｕｌｉｎ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ａｃｔｉｖｉｔｙ（「インスリンのパルミトイル誘導体の合成及びその生物活性」）”Ｖｏｌ．６，Ｎｏ：２ ｐｐ１７１−１７６（１９８９）。
アシル化インスリンペプチドのアシル基は、いずれの大きさであってもよく、例えば、いずれの長さの炭素鎖であってもよく、直鎖でも、分枝鎖であってもよい。本発明の、ある特定の実施態様では、アシル基は、Ｃ４からＣ３０脂肪酸である。例えば、アシル基は、Ｃ４脂肪酸、Ｃ６脂肪酸、Ｃ８脂肪酸、Ｃ１０脂肪酸、Ｃ１２脂肪酸、Ｃ１４脂肪酸、Ｃ１６脂肪酸、Ｃ１８脂肪酸、Ｃ２０脂肪酸、Ｃ２２脂肪酸、Ｃ２４脂肪酸、Ｃ２６脂肪酸、Ｃ２８脂肪酸、又はＣ３０脂肪酸の内のいずれであってもよい。一実施態様では、アシル基は、Ｃ８からＣ２０脂肪酸、例えば、Ｃ１４脂肪酸か、又はＣ１６脂肪酸である。
別の実施態様では、アシル基は胆汁酸である。胆汁酸は、適切なものであれば、いずれの胆汁酸であってもよく、例えば、ただしこれらに限定されないが、コール酸、ケノデオキシコール酸、デオキシコール酸、リトコール酸、タウロコール酸、グリココール酸、及びコレステロール酸が挙げられる。
ある特定の実施態様では、インスリン類縁体はコレステロール酸を含み、ここで、該コレステロール酸は、アルキル化デス−アミノＣｙｓスペーサー、すなわち、アルキル化３−メルカプトプロピオン酸スペーサーを介してインスリン類縁体のＬｙｓ残基に結合される。このアルキル化デス−アミノＣｙｓスペーサーは、例えば、ドデカエチレングリコール成分を含むデス−アミノ−Ｃｙｓスペーサーであってもよい。一実施態様では、インスリン類縁体は、下記の構造を含む：
Figure 2012512901
本明細書に記載されるアシル化インスリン類縁体は、親水性成分を含むようにさらに修飾されてもよい。ある特定の実施態様では、親水性成分は、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）鎖を含んでもよい。親水性成分の取り込みは、適切なものであればいずれの手段によって実現してもよく、例えば、本明細書に記載される方法の内のいずれかを用いてもよい。
それとは別に、アシル化インスリンペプチドはスペーサーを含んでもよく、ここで、スペーサーは、アシル化され、且つ、親水性成分を含むように修飾される。適切なスペーサーの非限定的例としては、Ｃｙｓ、Ｌｙｓ、Ｏｒｎ、ｈｏｍｏ−Ｃｙｓ、及びＡｃ−Ｐｈｅから成る群から選ばれる、一つ以上のアミノ酸を含むスペーサーが挙げられる。
一実施態様によれば、インスリン類縁体は、アルキル基を含むように修飾され、このアルキル基は、該インスリン類縁体に対し、エステル、エーテル、チオエーテル、アミド、又はアルキルアミン結合を介して付着される。これは、循環半減期を延長すること、及び／又は、作用の開始を遅らせ及び／又はその持続時間を延長すること、及び／又は、ＤＰＰ−ＩＶなどのプロテアーゼに対する耐性を向上させることのためである。
アシル化インスリンペプチドのアシル基は、いずれの大きさであってもよく、例えば、いずれの長さの炭素鎖であってもよく、直鎖でも、分枝鎖であってもよい。本発明の一実施態様では、アシル基は、Ｃ１からＣ３０アルキルである。例えば、アルキル基は、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ６アルキル、Ｃ８アルキル、Ｃ１０アルキル、Ｃ１２アルキル、Ｃ１４アルキル、Ｃ１６アルキル、Ｃ１８アルキル、Ｃ２０アルキル、Ｃ２２アルキル、Ｃ２４アルキル、Ｃ２６アルキル、Ｃ２８アルキル、又はＣ３０アルキルの内のいずれであってもよい。一実施態様では、アルキル基は、Ｃ８からＣ２０アルキル、例えば、Ｃ１４アルキルか、又はＣ１６アルキルである。
ある特定の実施態様では、アルキル基は、例えば、コール酸、ケノデオキシコール酸、デオキシコール酸、リトコール酸、タウロコール酸、グリココール酸、及びコレステロール酸などの、胆汁酸のステロイド成分を含む。
一実施態様によれば、本明細書に開示される新規インスリンプロドラッグ類縁体のいずれかを、好ましくは、少なくとも９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、又は９９％の純度で含み、且つ、薬学的に許容される希釈剤、担体、又は賦形剤を含む、医薬組成物が提供される。このような組成物は、本明細書に開示されるＡ１９インスリン類縁体を、少なくとも０．５ｍｇ／ｍｌ、１ｍｇ／ｍｌ、２ｍｇ／ｍｌ、３ｍｇ／ｍｌ、４ｍｇ／ｍｌ、５ｍｇ／ｍｌ、６ｍｇ／ｍｌ、７ｍｇ／ｍｌ、８ｍｇ／ｍｌ、９ｍｇ／ｍｌ、１０ｍｇ／ｍｌ、１１ｍｇ／ｍｌ、１２ｍｇ／ｍｌ、１３ｍｇ／ｍｌ、１４ｍｇ／ｍｌ、１５ｍｇ／ｍｌ、１６ｍｇ／ｍｌ、１７ｍｇ／ｍｌ、１８ｍｇ／ｍｌ、１９ｍｇ／ｍｌ、２０ｍｇ／ｍｌ、２１ｍｇ／ｍｌ、２２ｍｇ／ｍｌ、２３ｍｇ／ｍｌ、２４ｍｇ／ｍｌ、２５ｍｇ／ｍｌ、又はそれ以上の濃度において含んでもよい。一実施態様では、医薬組成物は、滅菌された水溶液を含み、該水溶液は、必要に応じて種々の包装容器に納められて保存されていてもよい。他の実施態様では、医薬組成物は凍結乾燥粉末を含む。医薬組成物はさらに、該組成物を患者に投与するためのディスポーザブルデバイスを含むキットの一部として包装することも可能である。容器又はキットには、室温又は冷蔵温度で保存するためのラベル表示を行ってもよい。
一実施態様では、第１及び第２インスリンプロドラッグ類縁体の混合物を含む組成物が提供され、ここで、第１及び第２インスリンプロドラッグ類縁体は、プロドラッグ要素の構造に基づいて互いに異なる。さらに詳細には、第１インスリンプロドラッグ類縁体は、第２インスリンプロドラッグ類縁体のジペプチドプロドラッグ要素とは事実上異なる半減期を有する、ジペプチドプロドラッグ要素を含んでもよい。したがって、ジペプチド要素における置換基について種々の組み合わせを選択することによって、所望の時間枠にわたって、且つ、特定の時間間隔で調節的に活性化されるような、インスリンプロドラッグ類縁体の混合物を含む組成物の調製が可能となる。例えば、組成物は、食事時に活性インスリンを放出し、次いで就眠時にインスリンを活性化し、このようにして、活性化時間に基づいて適切な用量が放出されるように処方することが可能である。別の実施態様では、医薬組成物は、本明細書で開示されるインスリンプロドラッグ類縁体と、天然インスリン、又は、インスリンの公知の生物活性誘導体との混合物を含む。
開示のインスリンプロドラッグ類縁体は、従来インスリンペプチドに関して記載されている全ての使用に好適であると考えられる。したがって、本明細書に記載されるインスリンプロドラッグ類縁体は、高血糖症の治療、又は、高い血中グルコース濃度に起因する、他の代謝性疾患の治療、に使用することが可能である。したがって、本発明は、高い血中グルコース濃度に悩む患者の治療に使用するための、本開示のインスリンプロドラッグ類縁体及び薬学的に許容される担体を含む医薬組成物を包含する。一実施態様によれば、本明細書に開示されるインスリンプロドラッグ類縁体を用いて治療される患者は飼養動物であり、別の実施態様では、治療される患者はヒトである。
本開示による高血糖症を治療する一つの方法は、本明細書に開示されるインスリンプロドラッグ類縁体を、患者に対し、任意の標準的投与ルートを用いて、非経口的ルート、例えば、静脈内、腹腔内、皮下又は筋肉内、硬膜下腔内、経皮的、直腸内、経口的、鼻腔内、又は吸引によって投与する工程を含む。一実施態様では、組成物は、皮下又は筋肉内に投与される。一実施態様では、組成物は非経口的に投与され、インスリンプロドラッグ類縁体組成物は、あらかじめシリンジ内に装備される。
本発明のインスリンプロドラッグ類縁体は、単独で、又は、他の抗糖尿病剤と組み合わせて投与されてよい。従来技術で公知の、又は研究中の抗糖尿病剤としては、天然インスリン、天然グルカゴン、及び、それらの機能的誘導体、スルフォニルウレア類、例えば、トルブタミド（Ｏｒｉｎａｓｅ）、アセトヘキサミド（Ｄｙｍｅｌｏｒ）、トラザミド（Ｔｏｌｉｎａｓｅ）、クロルプロパミド（Ｄｉａｂｉｎｅｓｅ）、グリピジド（Ｇｌｕｃｏｔｒｏｌ）、グリブリド（Ｄｉａｂｅｔａ、Ｍｉｃｒｏｎａｓｅ、Ｇｌｙｎａｚｅ）、グリメピリド（Ａｍａｒｙｌ）、又はグリクラジド（Ｄｉａｍｉｃｒｏｎ）；ビアグアニド類、例えば、メトフォルミン（Ｇｌｕｃｏｐｈａｇｅ）、又はフェンフォルミン；チアゾリジンジオン類、例えば、ロシグリタゾン（Ａｖａｎｄｉａ）、ピオグリタゾン（Ａｃｔｏｓ）、又はトログリタゾン（Ｒｅｚｕｌｉｎ）、又は他のＰＰＡＲγ阻害剤；炭水化物消化を抑制するアルファグルコシダーゼ阻害剤、例えば、ミグリトール（Ｇｌｙｓｅｔ）、アカルボース（Ｐｒｅｃｏｓｅ／Ｇｌｕｃｏｂａｙ）；エキセナチド（Ｂｙｅｔｔａ）又はプラムリンチド；ジペプチジルペプチダーゼ−４（ＤＰＰ−４）阻害剤、例えば、ビルダグリプチン又はシタグリプチン；ＳＧＬＴ（ナトリウム依存性グルコーストランスポーター１）阻害剤；又は、ＦＢＰアーゼ（フラクトース１，６−ビスフォスファターゼ）阻害剤が挙げられる。
本明細書に開示されるインスリンプロドラッグ類縁体を含む医薬組成物は、標準的な、薬学的に許容される担体を用いて処方し、且つ、当業者に公知の投与ルートを用いて患者に投与することが可能である。したがって、本開示はさらに、本明細書に開示されるインスリンプロドラッグ類縁体の一つ以上、又は、薬学的に許容されるその塩を、薬学的に許容される担体と組み合わせて含む医薬組成物を包含する。一実施態様では、医薬組成物は、リン酸バッファー系中で約４．０から約７．０のｐＨにおいて１ｍｇ／ｍｌ濃度のインスリンプロドラッグ類縁体を含む。この医薬組成物は、インスリンプロドラッグ類縁体を唯一の薬学的活性成分として含んでもよく、若しくは、インスリンプロドラッグ類縁体は、一つ以上の追加活性剤と組み合わせることも可能である。一実施態様によれば、好ましくは滅菌された、本明細書に開示されるインスリンプロドラッグ類縁体の一つを、好ましくは、少なくとも９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、又は９９％の純度で含み、且つ、薬学的に許容される希釈剤、担体、又は賦形剤を含む、医薬組成物が提供される。このような組成物は、インスリン類縁体を、得られる活性ペプチドが、少なくとも０．５ｍｇ／ｍｌ、１ｍｇ／ｍｌ、２ｍｇ／ｍｌ、３ｍｇ／ｍｌ、４ｍｇ／ｍｌ、５ｍｇ／ｍｌ、６ｍｇ／ｍｌ、７ｍｇ／ｍｌ、８ｍｇ／ｍｌ、９ｍｇ／ｍｌ、１０ｍｇ／ｍｌ、１１ｍｇ／ｍｌ、１２ｍｇ／ｍｌ、１３ｍｇ／ｍｌ、１４ｍｇ／ｍｌ、１５ｍｇ／ｍｌ、１６ｍｇ／ｍｌ、１７ｍｇ／ｍｌ、１８ｍｇ／ｍｌ、１９ｍｇ／ｍｌ、２０ｍｇ／ｍｌ、２１ｍｇ／ｍｌ、２２ｍｇ／ｍｌ、２３ｍｇ／ｍｌ、２４ｍｇ／ｍｌ、２５ｍｇ／ｍｌ、又はそれ以上の濃度として存在するように含んでもよい。一実施態様では、医薬組成物は、滅菌された水溶液を含み、該水溶液は、必要に応じて種々の包装容器に納められて保存されていてもよい。一実施態様によれば、本発明の化合物は、注射用の事前処方液を調製するために使用することが可能である。他の実施態様では、医薬組成物は凍結乾燥粉末を含む。医薬組成物はさらに、該組成物を患者に投与するためのディスポーザブルデバイスを含むキットの一部として包装することも可能である。容器又はキットには、室温又は冷蔵温度で保存するためのラベル表示を行ってもよい。
治療法、医薬組成物、キット、及び、本明細書に記載される他の同様の実施態様は、インスリンプロドラッグ類縁体が、全て、薬学的に許容されるその塩も含むことを考慮の対象とする。
一実施態様では、インスリンプロドラッグ類縁体組成物を患者に投与するためのデバイスを備えるキットが提供される。キットはさらに、種々の容器、例えば、バイアル、チューブ、瓶などを含んでもよい。好ましくは、キットはさらに、使用説明書を含む。一実施態様によれば、キットのデバイスは、エアロゾル・ディスペンサーであり、組成物は、該エアロゾル・ディスペンサーの中にあらかじめ封入される。別の実施態様では、キットはシリンジ及び針を含み、一実施態様では、インスリン類縁体組成物は、このシリンジの内部にあらかじめ封入される。
本発明の化合物は、標準的合成法、組み換えＤＮＡ技術、又は、ペプチド及び融合タンパクを調製する、他の任意の方法によって調製されてよい。ある種の非天然アミノ酸は、標準的組み換えＤＮＡ技術では発現させることができないけれども、それらの調製技術は当該技術分野において公知である。非ペプチド部分を包含する、本発明の化合物は、適用可能であれば標準的ペプチド化学反応でもよいが、それ以外にも、標準的有機化学反応によって合成されてもよい。
（実施例１）
インスリンＡ及びＢ鎖の合成
インスリンＡ及びＢ鎖は、Ｂｏｃ化学を用い、４−メチルベンジリルアミン（ＭＢＨＡ）樹脂、又は４−ヒドロキシメチル−フェニルアセタミドメチル（ＰＡＭ）樹脂上で合成した。ペプチドは、ＨＦ／ｐ−クレゾール９５：５を１時間０℃で用いて樹脂から切断た。ＨＦ切断及びエーテル沈殿後、ペプチドを、５０％酢酸水溶液に溶解し、凍結乾燥した。それとは別に、ペプチドは、Ｆｍｏｃ化学を用いて合成した。ペプチドは、トリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）／トリイソプロピルシラン（ＴＩＳ）／Ｈ２Ｏ（９５：２．５：２．５）、２時間、室温を用いて樹脂から切断した。ペプチドは、過剰量のジエチルエーテルを加えることによって沈殿させ、ペレットを酸性水性バッファーに溶解した。ペプチドの品質は、ＲＰ−ＨＰＬＣによって監視し、質量分析（ＥＳＩ又はＭＡＬＤＩ）によって確認した。
インスリンＡ鎖は、アミノ酸７にいて唯一の遊離システインを含み、他の全てのシステインを、アセタミドメチルＡ−（ＳＨ）７（Ａｃｍ）６，１１，２０として保護した状態で合成した。インスリンＢ鎖は、位置７に唯一の遊離システインを含み、他のシステインを、アセタミドメチルＢ−（ＳＨ）７（Ａｃｍ）１９として保護した状態で合成した。粗製ペプチドは、通例のＲＰ−ＨＰＬＣによって精製した。
合成Ａ及びＢ鎖は、図１に概観される一般手順にしたがってって、天然のジスルフィド結合を介して相互に結合した。各Ｂ鎖は、ＤＭＦ又はＤＭＳＯへの溶解を介してＣｙｓ７−Ｎｐｙｓ誘導体に活性化し、２，２’−Ｄｉｔｈｉｏｂｉｓ（５−ニトロピリジン）（Ｎｐｙｓ）と１：１モル比において室温で反応させた。活性化は、ＲＰ−ＨＰＬＣによって監視し、産物は、ＥＳＩ−ＭＳによって確認した。
第１のＢ７−Ａ７ジスルフィド結合は、各Ａ−（ＳＨ）７（Ａｃｍ）６，１１，２０及びＢ−（ＳＨ）７（Ａｃｍ）１９を１：１モル比で１０ｍｇ／ｍｌの合計ペプチド濃度に溶解することによって形成した。鎖の結合反応が完了したら、混合物は、５０％酢酸水溶液に希釈した。最後の二つのジスルフィド結合は、ヨウ素の添加によって同時に形成した。モル比にして４０倍過剰なヨウ素を溶液に加え、混合物を室温でさらに１時間攪拌した。反応は、アスコルビン酸水溶液を加えて停止させた。混合物をＲＰ−ＨＰＬＣによって精製し、最終化合物をＭＡＬＤＩ−ＭＳによって確認した。図２及び表１のデータに示すように、この手順にしたがってって調製された合成インスリンは、インスリン受容体結合において精製インスリンに十分匹敵する。
さらに、修飾アミノ酸（例えば、位置Ａ１９における４−アミノフェニルアラニン）を含むインスリンペプチドは、非コードアミノ酸をタンパクの中に取り込むことが可能なシステム、例えば、米国特許第７，０４５，３３７及び７，０８３，９７０号に教示されるシステムを用いてインビボで合成することが可能である。
〔表１〕 天然インスリンに対する合成インスリンの活性
Figure 2012512901
（実施例２）
還元性アルキル化によるアミン基（Ｎ−末端及びリシン）のＰＥＧ化
ａ．合成
インスリン（又は、インスリン類縁体）、ｍＰＥＧ２０ｋ−アルデヒド及びＮａＢＨ３ＣＮを、１：２：３０のモル比において、酢酸バッファーにｐＨ４．１−４．４で溶解した。この反応液は、０．１Ｎ ＮａＣｌ、０．２Ｎ酢酸、及び０．１Ｎ Ｎａ２ＣＯ３から構成される。インスリンペプチドの濃度は約０．５ｍｇ／ｍｌであった。反応は室温で６時間行った。反応の程度は、ＲＰ−ＨＰＬＣによって監視したところ、反応の収率は約５０％であった。
ｂ．精製
この反応混合物を、０．１％ＴＦＡによって２−５倍に希釈し、分取用ＲＰ−ＨＰＬＣカラムに加えた。ＨＰＬＣ条件：Ｃ４カラム；流速１０ｍｌ／分；Ａバッファー、１０％ＡＣＮ及び０．１％ＴＦＡ水溶液；Ｂバッファー、０．１％ＴＦＡのＡＣＮ液；直線勾配、Ｂ％、０−４０％（０−８０分）；ＰＥＧ−インスリン又は類縁体は、約３５％バッファーＢにおいて溶出した。所望の化合物は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦによって確認し、その後、加硫分解又はトリプシン分解による化学的修飾を行った。
Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドアシル化によるアミノ基（Ｎ−末端及びリシン）のＰＥＧ化
ａ．合成
インスリン（又は、インスリン類縁体）を、ｍＰＥＧ２０ｋ−ＮＨＳと一緒に、１：１のモル比において、０．１Ｎ Ｂｉｃｉｎｅバッファーに溶解した。インスリンペプチドの濃度は約０．５ｍｇ／ｍｌであった。反応の進行は、ＲＰ−ＨＰＬＣによって監視した。反応の収率は、室温で２時間後、約９０％であった。
ｂ．精製
この反応混合物を、２−５倍に希釈し、ＲＰ−ＨＰＬＣに負荷した。ＨＰＬＣ条件：Ｃ４カラム；流速１０ｍｌ／分；Ａバッファー、１０％ＡＣＮ及び０．１％ＴＦＡ水溶液；Ｂバッファー、０．１％ＴＦＡのＡＣＮ液；直線勾配、Ｂ％、０−４０％（０−８０分）；ＰＥＧ−インスリン又は類縁体は、約３５％Ｂにおいて溶出した。所望の化合物は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦによって確認し、その後、加硫分解又はトリプシン分解による化学的修飾を行った。
フェニルアラニンの芳香環アセチル基に対する還元的アミンＰＥＧ化
ａ．合成
インスリン（又は、インスリン類縁体）、ｍＰＥＧ２０ｋ−ヒドラジド及びＮａＢＨ３ＣＮを、１：２：２０のモル比において、酢酸バッファー（ｐＨ４．１から４．４）に溶解した。この反応液は、０．１Ｎ ＮａＣｌ、０．２Ｎ酢酸、及び０．１Ｎ Ｎａ２ＣＯ３から構成される。インスリン又はインスリン類縁体の濃度は約０．５ｍｇ／ｍｌであった。反応は室温で２４時間行った。反応の進行は、ＲＰ−ＨＰＬＣによって監視した。反応の変換率は約５０％であった（ＨＰＬＣによって計算）。
ｂ．精製
この反応混合物を、２−５倍に希釈し、ＲＰ−ＨＰＬＣカラムに負荷した。ＨＰＬＣ条件：Ｃ４カラム；流速１０ｍｌ／分；Ａバッファー、１０％ＡＣＮ及び０．１％ＴＦＡ水溶液；Ｂバッファー、０．１％ＴＦＡのＡＣＮ液；直線勾配、Ｂ％、０−４０％（０−８０分）；ＰＥＧ−インスリン又はＰＥＧ−インスリン類縁体は、約３５％バッファーＢにおいて収集した。所望の化合物は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦによって確認し、その後、加硫分解又はトリプシン分解による化学的修飾を行った。
（実施例３）
インスリン受容体結合アッセイ
インスリン又はＩＧＦ−１受容体に対する各ペプチドの親和度は、ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙを用いて競合結合アッセイにおいて測定した。Ｔｒｉｓ−Ｃｌバッファー（０．０５Ｍ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ、ｐＨ７．５、０．１５Ｍ ＮａＣｌ、０．１％ｗ／ｖウシ血清アルブミン）を用いて、ペプチドの３倍連続希釈を調製し、９６ウェルプレート（Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃ．，Ａｃｔｏｎ，ＭＡ）において、０．０５ｎＭ（３−［１２５Ｉ］−ヨードチオシル）Ａ ＴｙｒＡ１４インスリン、又は（３−［１２５Ｉ］−ヨードチオシル）ＩＧＦ−１（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，ＮＪ）と混ぜ合わせた。各ウェルには、ヒト・インスリン又はＩＧＦ−１受容体を過剰発現する細胞から調製した、１−６マイクログラムの血漿膜フラグメントの分液が入れてあり、そこへ、０．２５ｍｇ／ウェルのポリエチレンイミン処理麦芽アグルチニンＡ型ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙアッセイビーズ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，ＮＪ）を加えた。８００ｒｐｍで５分間振とうした後、プレートを室温で１２時間インキュベートし、放射能を、ＭｉｃｒｏＢｅｔａ１４５０液体シンチレーションカウンター（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ，Ｗｅｌｌｅｓｌｅｙ，ＭＡ）によって測定した。非特異的結合（ＮＳＢ）放射能は、試験サンプルの最高濃度よりも４倍過剰濃度の「コールドの」天然リガンドを入れたウェルにおいて測定した。総計結合放射能は、競合因子無しのウェルにおいて検出した。特異的結合パーセントは下記のように計算した：特異的結合％＝（結合−ＮＳＢ／総結合−ＮＳＢ）ｘ１００。ＩＣ５０値は、Ｏｒｉｇｉｎソフトウェア（ＯｒｉｇｉｎａｌＬａｂ，Ｎｏｒｔｈａｍｐｔｏｎ，ＭＡ）を用いて決定した。
（実施例４）
インスリン受容体リン酸化アッセイ
インスリン又はインスリン類縁体の受容体のリン酸化を測定するために、受容体をトランスフェクトしたＨＥＫ２９３細胞を、９６ウェル組織培養プレート（Ｃｏｓｔａｒ＃３５９６，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，ＭＡ）に撒き、１００ＩＵ／ｍｌペニシリン、１００μｇ／ｍｌストレプトマイシン、１０ｍＭ ＨＥＰＥＳ、及び０．２５％ウシ育成血清（ＨｙＣｌｏｎｅ，ＳＨ３０５４１，Ｌｏｇａｎ，ＵＴ）を添加したＤｕｌｂｅｃｃｏ改変イーグル培地（ＤＭＥＭ）中で１６−２０時間３７℃で、５％ＣＯ２及び９０％湿度下に培養した。インスリン又はインスリン類縁体の連続希釈を、０．５％ウシ血清アルブミン（Ｒｏｃｈｅ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ＃１００３５０，Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ，ＩＮ）を添加したＤＭＥＭで調製し、接着した細胞を含むウェルに加えた。５％ＣＯ２を含む高湿度雰囲気下３７℃で１５分インキュベーションした後、細胞を、室温で２０分５％パラアルデヒドによって固定し、リン酸バッファー生理的食塩水ｐＨ７．４で２回洗浄し、２％ウシ血清アルブミンのＰＢＳ液で１時間ブロックした。次に、プレートを３回洗浄し、西洋わさびペルオキシダーゼを結合した抗フォスフォチロシン抗体（Ｕｐｓｔａｔｅ ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＃１６−１０５，Ｔｅｍｅｃｕｌａ，ＣＡ）を、メーカーの推薦にしたがって、２％ウシ血清アルブミン含有ＰＢＳ中で再構成させたものを満たした。室温で３時間インキュベーションした後、プレートを４回洗浄し、０．１ｍｌのＴＭＢ単一溶液基質（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ，＃００−２０２３，Ｃａｌｂａｒｄ，ＣＡ）を各ウェルに加えた。５分後、０．０５ｍｌの１Ｎ ＨＣｌを加えることによって発色を停止させた。４５０ｎｍにおける吸収を、Ｔｉｔｅｒｔｅｋ Ｍｕｌｔｉｓｃａｎ ＭＣＣ３４０（ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）で測定した。吸光度・対・ペプチド濃度用量反応曲線をプロットし、ＥＣ５０値をＯｒｉｇｉｎソフトウェア（ＯｒｉｇｉｎａｌＬａｂ，Ｎｏｒｔｈａｍｐｔｏｎ，ＭＡ）を用いて決定した。
（実施例５）
モデルジペプチドの（ＰＢＳ中での）切断速度の定量
モデルペプチドとして、特異的ヘキサペプチド（ＨＳＲＧＴＦ−ＮＨ２；配列番号５９）を用いた。このものにおいてＮ−末端のジペプチド延長部の切断速度を調べることは可能と考えられたからである。このジペプチド延長モデルペプチドは、Ｂｏｃ−保護サルコシンを用いて調製し、続けて、モデルペプチド結合樹脂にリシンを加えてペプチドＡ（Ｌｙｓ−Ｓａｒ−ＨＳＲＧＴＦ−ＮＨ２；配列番号６０）を生産した。ペプチドＡは、ＨＦによって切断し、分取用ＨＰＬＣによって精製した。
各プロペプチドについて切断速度を定量した。プロペプチド及びモデルの母体ペプチドの濃度は、それぞれのピーク面積によって定量した。プロドラッグの一次の解離速度定数は、種々の時間間隔におけるプロドラッグ濃度の対数をプロットすることによって定量した。このプロットの勾配は、速度定数’ｋ’を与える。各種プロドラッグの切断半減期は、式ｔ１／２＝．６９３／ｋを用いて計算した。このモデルペプチドＨＳＲＧＴＦ−ＮＨ２（配列番号５９）に対するＬｙｓ−Ｓａｒ延長部の半減期は、１４．０時間であると決定された。
（実施例６）
全体ｄ−異性体モデルペプチドによって定量された、血漿中でのジペプチド切断速度半減期
血漿中でのジペプチド切断速度を定量するために、追加のモデルヘキサペプチド（ｄＨｄＴｄＲＧｄＴｄＦ−ＮＨ２；配列番号６３）を用いた。各アミノ酸について、ｄ−異性体を用い、プロドラッグ延長部を除き、モデルペプチドの酵素的切断を阻止した。このモデルｄ−異性体ヘキサペプチドは、ｌ−異性体と類似のやり方で合成した。ペプチドＡに関して前述したようにして、サルコシン及びリシンを続けてＮ−末端に付加してペプチドＢを調製した（ｄＬｙｓ−ｄＳａｒ−ｄＨｄＴｄＲＧｄＴｄＦ−ＮＨ２；配列番号６４）。
各プロペプチドについて切断速度を定量した。プロペプチド及びモデルの母体ペプチドの濃度は、それぞれのピーク面積によって定量した。プロドラッグの一次の解離速度定数は、種々の時間間隔におけるプロドラッグ濃度の対数をプロットすることによって定量した。このプロットの勾配は、速度定数’ｋ’を与える。各種プロドラッグの切断半減期は、式ｔ１／２＝．６９３／ｋを用いて計算した。このモデルペプチド（ｄＨｄＴｄＲＧｄＴｄＦ−ＮＨ２；配列番号６３）に対するＬｙｓ−Ｓａｒ延長部の半減期は、１８．６時間であると決定された。
（実施例７）
モデルヘキサペプチド（ＨＳＲＧＴＦ−ＮＨ２；配列番号５９）に結合された付加ジペプチドの切断速度は、実施例５に記載した手順を用いて定量した。この実験で得られた結果を表２及び３に示す。
〔表２〕 モデルヘキサペプチド（ＨＳＲＧＴＦ−ＮＨ２；配列番号５９）のＮ−末端パラアミノ−Ｐｈｅの側鎖に結合されるジペプチドＯ−Ｕの、ＰＢＳ中での切断。
Figure 2012512901
〔表３〕 モデルヘキサペプチド（ＨＳＲＧＴＦ−ＮＨ２；配列番号５９）の位置１（Ｘ）におけるヒスチジン（又はヒスチジン誘導体）に結合されるジペプチドＯ−Ｕの、ＰＢＳ中での切断。
Figure 2012512901
（実施例８）
プロドラッグ構築に好適な構造を有するインスリン類縁体の特定
Ａ鎖の位置１９は、インスリン活性にとって重要な部位であることが知られる。したがって、プロドラッグ要素の付着を可能とするようにこの部位に修飾を施すことは望ましい。インスリンのＡ１９における特異的類縁体は合成されており、インスリン受容体に対するそれらの活性についても詳細が明らかにされている。Ａ１９においては、二つの活性の高い構造類縁体が特定されているが、第２の活性部位の芳香族残基（Ｂ２４）において同様の構造的変化をさせても、同様に十分な活性を持つインスリン類縁体の特定はできなかった。
表４及び５は、インスリン受容体に対する十分な活性のために位置Ａ１９において高度に保存される構造を示す（受容体結合は、実施例３に記載されるアッセイを用いて定量した）。表４は、Ａ１９において修飾された、二つのインスリン類縁体のみが、天然インスリンと同様の受容体結合活性を有することを示す。「活性（試験）」と表示したカラムは、同時に行った二つの別々の実験において、天然インスリンに対するインスリン類縁体の結合パーセントを比較したものである。「活性（０．６０ｎＭ）」と表示したカラムは、このアッセイによってインスリン結合について得られた歴史的平均値に対する、インスリン類縁体の相対的結合パーセントである。いずれの分析でも、二つのＡ１９インスリン類縁体（４−アミノフェニルアラニン、及び４−メトキシフェニルアラニン）は、天然インスリンとほぼ等価的な受容体結合を示す。図３は、インスリン受容体に対する、天然インスリン及びＡ１９インスリン類縁体のそれぞれの特異的結合を示すグラフを表す。表５は、天然インスリンと等価的な結合活性を呈する、二つのＡ１９インスリン類縁体（４−アミノ及び４−メトキシ）は、インスリン受容体に対しても等価的活性を示すというデータ（受容体活性は、実施例４に記載するアッセイを用いて定量した）を提示する。
〔表４〕 Ａ１９インスリン類縁体のインスリン受容体結合活性
Figure 2012512901
〔表５〕 Ａ１９インスリン類縁体のインスリン受容体リン酸化活性
Figure 2012512901
（実施例９）
インスリン様増殖因子（ＩＧＦ）類縁体
インスリンＡ鎖を単離するための典型的精製スキームは、ＮＨ４ＨＣＯ３バッファー（ｐＨ＝７．８）を使用する。この条件下で、プロドラッグ要素は、Ａ−鎖から急速に切断される。プロドラッグについて、インスリン受容体に対するその活性を調べるに際し、その精製を単純化するために、本出願人らは、インスリン受容体に対し、天然インスリンと同様の活性を示す、ＩＧＦ類縁体を用いる実験を行った。さらに詳細には、ＩＧＦ類縁体（ＩＧＦ１（ＹＢ１６ＬＢ１７）は、天然のＩＧＦ Ａ及びＢ鎖（それぞれ、配列番号６１及び６２）を含むが、ここで、天然のＩＧＦ Ｂ−鎖の位置１５及び１６における天然のグルタミン及びフェニルアラニンが、それぞれ、チロシン及びロイシン残基（それぞれ、天然のインスリンＢ−鎖の位置１６及び１７に対応する）によって置換されている。図４及び下表６に示すように、ＩＧＦ１（ＹＢ１６ＬＢ１７）の結合活性は、この化合物が、強力なインスリン類縁体であることを示す。
〔表６〕
Figure 2012512901
（実施例１０）
ＩＧＦプロドラッグ誘導体
Ａ１９インスリン類縁体の活性に基づいて（実施例５参照）、同様の修飾を、ＩＧＦ１ Ａ：Ｂ（ＹＢ１６ＬＢ１７）類縁体について行い、インスリン受容体への結合活性、インスリン受容体の刺激活性を調べた。図５は、ＩＧＦ１ Ａ：Ｂ（ＹＢ１６ＬＢ１７）を調製するための一般的合成スキームを示す。このスキームでは、天然チロシンが、４−アミノフェニルアラニン［ＩＧＦ１ Ａ：Ｂ（ＹＢ１６ＬＢ１７）（ｐ−ＮＨ２−Ｆ）Ａ１９アミド］によって置換されるだけでなく、そのジペプチド延長誘導体［ＩＧＦ１ Ａ：Ｂ（ＹＢ１６ＬＢ１７）ＡｉＢＡｌａアミド］も調製され、ここで、ＡｉＢ及びＡｌａを含むジペプチドは、Ａ１９の４−アミノフェニルアラニンに対するアミド結合を介して該ペプチドに結合される。図６及び表７に示すように、ＩＧＦ類縁体、ＩＧＦ１（ＹＢ１６ＬＢ１７）Ａ（ｐ−ＮＨ２−Ｆ）１９は、インスリン受容体に特異的に結合し、ここで、該類縁体のジペプチド延長誘導体は、インスリン受容体に特異的結合することができない。このジペプチド延長部は、ジペプチドの自発的切断を可能とする適正な構造を欠くこと（ジペプチドの第２位置におけるＮ−アルキル化アミノ酸の不在）、したがって、インスリン受容体結合の回復は無いことに注意されたい。
〔表７〕
Figure 2012512901
ＩＧＦＢ１６Ｂ１７誘導体ペプチドなる、さらに別のプロドラッグ誘導体が調製され、ここでは、ジペプチドプロドラッグ要素（アラニン−プロリン）は、アミド結合を介して、Ａ鎖のアミノ末端に結合された（ＩＧＦＩ（ＹＢ１６ＬＢ１７）（ＡｌａＰｒｏ）Ａ−１，０）。表８に示すように、ＩＧＦＩ（ＹＢ１６ＬＢ１７）（ＡｌａＰｒｏ）Ａ−１，０は、インスリン受容体に対する親和度は事実上低下した。表３のデータに基づくと、このジペプチドプロドラッグ要素は、該ジペプチドプロドラッグ要素の自発的切断を可能とする適正な構造を欠くこと、したがって、検出されるインスリン受容体結合は、プロドラッグ要素の切断の結果ではないことに注意されたい。
〔表８〕
Figure 2012512901
（実施例１１）
さらに別のＩＧＦインスリン類縁体
ＩＧＦＩ（ＹＢ１６ＬＢ１７）（ＹＬ）Ｂ１６Ｂ１７ペプチド配列をさらに修飾することによって、インスリン及びＩＧＦ１受容体に対するその効力が変動する、さらに別のＩＧＦインスリン類縁体が明らかになった。これらの類縁体それぞれについて、結合データ（実施例３のアッセイを使用）を表９に示す。なお、修飾部の位置は、天然インスリンペプチドにおける対応位置に基づいて表示される（ＤＰＩ＝ｄｅｓ Ｂ２６−Ｂ３０）。例えば、本明細書において、「位置Ｂ２８」に対する参照は、さらに詳細を含まない場合、配列番号２の第１アミノ酸が欠失されているインスリン類縁体Ｂ鎖の対応する位置Ｂ２７を意味すると考えられる。「Ｂ（Ｙ１６）」に対する一般的参照は、天然ＩＧＦ−１配列のＢ鎖の位置１５におけるチロシン残基の置換を指す。インスリン及びＩＧＦ類縁体の相対的受容体結合に関するデータを表９に示し、ＩＧＦ類縁体刺激によるリン酸化（実施例４のアッセイを使用）に関するデータを表１０に示す。
〔表９〕 インスリン及びＩＧＦ類縁体の受容体結合親和度
Figure 2012512901
Figure 2012512901
〔表１０〕 ＩＧＦ−１及びＩＧＦ−２類縁体の合計リン酸化
Figure 2012512901
Figure 2012512901
（実施例１２）
ＩＧＦＢ１６Ｂ１７誘導体ペプチドのプロドラッグ型からのジペプチドの切断
各種ＩＧＦ−１ペプチドからの、（ｐＮＨ２−Ｐｈｅ）アミド結合ジペプチドＡｉｂＰｒｏの切断を測定し、ペプチド配列、又は、ヘテロ二重鎖の、ジペプチド切断に対する影響を判定した。試験ペプチドの結果を表１２に示す。データは、ＩＧＦ１−Ａ鎖のみが、ＩＧＦＩ Ｂ：Ａ（ＹＬ）Ｂ１６，１７ペプチドのプロドラッグ半減期研究のための優れたモデルを代表することを示す。
〔表１２〕
Figure 2012512901
ジスルフィド結合Ａ鎖及びＢ鎖構築体（ＩＧＦ１ Ａ：Ｂ（ＹＢ１６ＬＢ１７）に対する、ＩＧＦ Ａ鎖のプロドラッグ誘導体の比較は、この二つの化合物は、プロドラッグ型として同様の半減期を有することを明らかにした。したがって、ＩＧＦ１Ａ鎖のみが、ＩＧＦ１ Ａ：Ｂ（ＹＢ１６ＬＢ１７）に基づくプロドラッグ半減期の研究にとって優れたモデルになると判定された。ＡｉｂＡｌａ誘導体は、切断されず、したがってプロドラッグとはならないが、修飾は、インスリン類縁体ＩＧＦ１（ＹＢ１６ＬＢ１７）Ａ（ｐ−ＮＨ２−Ｆ）１９アミドを不活性化することも可能であることを示すのに役立つことに注意されたい。簡単のために、プロドラッグ半減期は、Ｂ鎖不在下に、ＩＧＦ１Ａ鎖のみを用いて定量した。各ペプチドの半減期は、実施例５に記載したように定量した。データを表１３に示す。
〔表１３〕 ＩＧＦ１ジペプチド延長（ｐ−ＮＨ２−Ｆ）１９アミドにおけるジペプチド半減期
Figure 2012512901
データは、ジペプチドプロドラッグ要素における置換基を変更することによって、プロドラッグの半減期を２時間から＞１００時間まで変動させることが可能であることを示す。
ＩＧＦ１−Ａ（ｐ−ＮＨ２−Ｆ）１９系ペプチドを用い、位置Ａ１９における４−アミノフェニルアラニンを介して結合されるジペプチドプロドラッグ要素のアミノ酸組成を変えることによって、さらに別のプロドラッグ誘導体ペプチドを調製した。種々の構築体について、ＰＢＳ及び２０％血漿／ＰＢＳ（すなわち、血清酵素の存在下）においてジペプチド半減期を測定した。結果を表１４に示す。この結果は、試験した４種のペプチドの内３種は、血清酵素によって影響されないことを示す。
〔表１４〕 ＩＧＦ１−Ａ（ｐＮＨ２−Ｆ）１９におけるジペプチド半減期
Figure 2012512901
（実施例１３）
ＩＧＦＢ１６Ｂ１７誘導体ペプチドの受容体結合の経時的変化
ＩＧＦＢ１６Ｂ１７誘導体ペプチドのプロドラッグ処方を調製し、その経時的分解を、実施例３のインスリン受容体結合アッセイを用いて測定した。このアッセイに用いられるペプチドは下記のように調製した。
ジペプチド−ＩＧＦ１Ａ類縁体
特に指定しない場合、設計ペプチド類縁体の合成にはＢｏｃ−化学手法を用いた。選択されたジペプチドＨ２Ｎ−ＡＡ１−ＡＡ２−ＣＯＯＨを、ＩＧＦ１Ａ（Ａｌａ）６，７，１１，２０上の（ｐ−ＮＨ２−Ｆ）１９に加えた。ＩＧＦ−１ Ａ鎖Ｃ−末端トリペプチドＢｏｃ（Ｆｍｏｃ−ｐＮＨ−Ｐｈｅ）−Ａｌａ−Ａｌａは、ＭＢＨＡ樹脂上で合成した。２０％ピペリジン／ＤＭＦ、室温、３０分による処理でＦｍｏｃを除去した後、Ｆｍｏｃ−ＡＡ２を、３倍過剰のアミノ酸、ＰｙＢｏｐ、ＤＩＥＡ、及び触媒量のピペリジンを用いて、Ａ１９におけるｐ−アミノベンジル側鎖に結合させた。残りのＩＧＦ−１ Ａ鎖（Ａｌａ）６，７，１１，２０配列のＢｏｃ−合成は、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ ４３０Ａ Ｐｅｐｔｉｄｅ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒを用いて完了し、ＩＧＦ−１ Ａ鎖（Ｂｏｃ）０（Ａｌａ）６，７，１１，２０（Ｆｍｏｃ−ＡＡ２−ｐＨＮ−Ｐｈｅ）１９−ＭＢＨＡが得られた。ＡＡ２のＮ−末端からＦｍｏｃ基を除去した後、Ｂｏｃ−ＡＡ１を、３倍過剰のアミノ酸、ＤＥＰＢＴ、及びＤＩＥＡを用いて、アミンに結合させた。Ａ鎖に残留する二つのＢｏｃ基をＴＦＡによって除去した後、ＨＦ切断したところ、ＩＧＦ−１ Ａ鎖（Ａｌａ）６，７，１１，２０（Ｈ２Ｎ−ＡＡ２−ｐＨＮ−Ｐｈｅ）１９アミドが得られた。ＡＡ１がｄ−リシンである場合、ε−アミンに対するアシル化を、Ｂｏｃ除去の前に行った。ジペプチドＩＧＦ−１ Ａ鎖類縁体は、半分取用ＲＰ−ＨＰＬＣによって精製し、分析用ＲＰ−ＨＰＬＣ及びＭＡＬＤＩ質量分析によって特徴解明した。
ジペプチド−ＩＧＦ−１（ＹＬ）類縁体
ＨＦ切断によってＣ末端酸が得られるようにＩＧＦ−１ Ａ鎖の合成にＰＡＭ樹脂を用いたことを除いては、直上に記載した通りにして、選ばれたジペプチドＨ２Ｎ−ＡＡ１−ＡＡ２−ＣＯＯＨをＩＧＦ−１ Ａ鎖（Ａｃｍ）６，７，１１，２０の（ｐＮＨ２−Ｐｈｅ）１９に加えた。ＣｙｓＢ７の遊離チオールを、１００％ＤＭＳＯにおいて１：１モル比でＤＴＮＰとの反応を介してＮｐｙｓによって修飾した。精製ジペプチド−ＩＧＦ−１ Ａ鎖、及びＩＧＦ−１ Ｂ鎖（ＹＬ）１６，１７誘導体を、スキーム１に示される「１＋２」２工程鎖結合戦略を用いて連接させた。中間的及び最終的精製は、半分取用ＲＰ−ＨＰＬＣによって実行し、分析ＲＰ−ＨＰＬＣ及びＭＡＬＤＩ質量分析によって特徴解明した。
（ＩＧＦ）Ｂ１６，Ｂ１７誘導体ペプチドプロドラッグは、ＰＢＳ、ｐＨ７．５、３７℃でインキュベートし、指定の時間間隔で、分液を採取し、それ以上の分解は、０．１％ＴＦＡで停止させ、分液は、分析用ＨＰＬＣ分析によって調べた。（ＩＧＦ）Ｂ１６，Ｂ１７誘導体ペプチドのプロドラッグ型及び活性型を表すピークａ及びｂは、ＬＣ−ＭＳで特定し、ＨＰＬＣにおけるピーク面積を積分することによって定量した。図８Ａ−８Ｃは、（ＩＧＦ）Ｂ１６，Ｂ１７誘導体ペプチドプロドラッグ：ＩＧＦ−１Ａ（Ａｌａ）６，７，１１，２０（Ａｉｂ−Ｐｒｏ−ｐＨＮ−Ｆ）１９の分解に関する、ＨＰＬＣ分析の出力を示す。ＰＢＳ中でのプロドラッグのインキュベーション開始後、２０分（図８Ａ）、８１分（図８Ｂ）、及び１２０分（図８Ｃ）に、分液を採取した。データは、経時的な、ＩＧＦ１Ａ（Ａｌａ）６，７，１１，２０（Ａｉｂ−Ｐｒｏ−ｐＮＨ−Ｆ）１９アミドの、ＩＧＦ１Ａ（Ａｌａ）６，７，１１，２０（ｐＮＨ２−Ｆ）１アミドへの、自発的で非酵素的な転換を示す。
ＩＧＦＢ１６，Ｂ１７誘導体ペプチドのプロドラッグ型からその活性型への分解を、実施例３においてインビトロアッセイを用いて測定したように、インスリン受容体に対する、化合物の結合能力に基づいて測定した。図９Ａ及び９Ｂは、プロドラッグＡｉｂ，ｄＰｒｏ−ＩＧＦ１ＹＬ（Ａ１９ ４−アミノＰｈｅを介して結合されるジペプチド）のインビトロ活性を示すグラフである。図９Ａは、ＰＢＳ中でインキュベートした場合の経時的な、天然インスリン（１時間、４℃で測定）、及び、Ａ１９ ＩＧＦプロドラッグ類縁体（Ａｉｂ，ｄＰｒｏ−ＩＧＦ１ＹＬ）（０時、２．５時、及び１０．６時）の相対的インスリン受容体結合の比較を示すグラフである。図９Ｂは、２０％血漿／ＰＢＳ中でインキュベートした場合の経時的な、天然インスリン（１．５時間、４℃で測定）、及び、Ａ１９ ＩＧＦプロドラッグ類縁体（Ａｉｂ，ｄＰｒｏ−ＩＧＦ１ＹＬ）（０時、１．５時、及び２４．８時）の相対的インスリン受容体結合の比較を示すグラフである。グラフに示されるデータから明らかなように、プロドラッグ型が活性ＩＧＦ１ＹＬペプチドに転換されるにつれて、Ａ１９ＩＧＦプロドラッグ類縁体サンプルからの増大活性が回復する。ＩＧＦＢ１６，Ｂ１７誘導体ペプチドの活性はインスリン受容体結合に対して測定されたが、ＩＧＦＢ１６，Ｂ１７誘導体ペプチドは天然インスリンよりも高い活性を有しているのであるから、インスリンに対して１００％を超える活性も実現可能である。
図１０Ａ及び１０Ｂは、プロドラッグｄＫ，（Ｎ−イソブチルＧ）−ＩＧＦ１ＹＬ（Ａ１９ ４−アミノＰｈｅを介して結合されるジペプチド）のインビトロ活性を示すグラフである。図１０Ａは、ＰＢＳ中でインキュベートした場合の経時的な、天然インスリン（１時間、４℃で測定）、及び、Ａ１９ ＩＧＦプロドラッグ類縁体（ＩＧＦ１ＹＬ：ｄＫ，（Ｎ−イソブチルＧ）（０時、５時、及び５２時）の相対的インスリン受容体結合の比較を示すグラフである。図１０Ｂは、２０％血漿／ＰＢＳ中でインキュベートした場合の経時的な、天然インスリン（１．５時間、４℃で測定）、及び、Ａ１９ ＩＧＦプロドラッグ類縁体（ＩＧＦ１ＹＬ：ｄＫ，（Ｎ−イソブチルＧ）（０時、３．６時、及び２４．８時）の相対的インスリン受容体結合の比較を示すグラフである。グラフに示されるデータから明らかなように、プロドラッグ型が活性ＩＧＦ１ＹＬペプチドに転換されるにつれて、Ａ１９ＩＧＦプロドラッグ類縁体サンプルからの増大活性が回復する。
図１１Ａ及び１１Ｂは、プロドラッグｄＫ（ｅ−アセチル）、Ｓａｒ）−ＩＧＦ１ＹＬ（Ａ１９ ４−アミノＰｈｅを介して結合されるジペプチド）のインビトロ活性を示すグラフである。図１１Ａは、ＰＢＳ中でインキュベートした場合の経時的な、天然インスリン（１時間、４℃で測定）、及び、Ａ１９ ＩＧＦプロドラッグ類縁体（ＩＧＦ１ＹＬ：ｄＫ（ｅ−アセチル）、Ｓａｒ）（０時、７．２時、及び９１．６時）の相対的インスリン受容体結合の比較を示すグラフである。図１１Ｂは、２０％血漿／ＰＢＳ中でインキュベートした場合の経時的な、天然インスリン（１．５時間、４℃で測定）、及び、Ａ１９ ＩＧＦプロドラッグ類縁体（ＩＧＦ１ＹＬ：ｄＫ（ｅ−アセチル）、Ｓａｒ）（０時、９時、及び９５時）の相対的インスリン受容体結合の比較を示すグラフである。グラフに示されるデータから明らかなように、プロドラッグ型が活性ＩＧＦ１ＹＬペプチドに転換されるにつれて、Ａ１９ＩＧＦプロドラッグ類縁体サンプルからの増大活性が回復する。

Claims (61)

  1. 構造体Ｚ−ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３（配列番号３）、又は、該構造体とは位置Ａ５、Ａ８、Ａ９、Ａ１０、Ａ１４、Ａ１５、Ａ１７、Ａ１８から選ばれる位置における１から３個のアミノ酸修飾で異なる、該構造体の類縁体、を含む化合物であって、
    ここで、Ｚは、Ｈか、又は、構造Ｕ−Ｏのジペプチド要素であり、ここで、Ｕは、アミノ酸又はヒドロキシル酸であり、Ｏは、Ｎ−アルキル化アミノ酸であり、且つ、Ｏは、アミド結合の形成を介して配列番号３に結合され、さらにここで、Ｕ、Ｏ、又は、Ｕ−Ｏが結合される配列番号３のアミノ酸は、非コードアミノ酸であり、配列番号３からの、Ｚの化学的切断半減期（ｔ１／２）は、生理的条件下のＰＢＳ中で少なくとも約１時間から約１週間であり；
    Ｘ１は、トレオニン、ヒスチジン、及びリシンから成る群から選ばれ；
    Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
    Figure 2012512901
     上式において、ｍは、０−３から成る群から選ばれる整数であり；
    Ｘは、ＯＨ、ＯＣＨ３、ＮＨ２、及びＮＨＲ１０から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１０は、一般構造：Ｕ−Ｏを含むジペプチド要素であり；
    Ｘ３は、アスパラギン、グリシン、及びアラニンから成る群から選ばれるが；
    ただし、ＸがＮＨＲ１０である場合、ＺはＨであり、Ｘが、ＯＨ、ＮＨ２、又はＯＣＨ３である場合、ＺはＵ−Ｏである
    ことを条件とする、化合物。
  2. Ｚは、Ｈであるか、又は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
    Figure 2012512901
     Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
    Figure 2012512901
     上式において、Ｘは、ＯＨ、ＯＣＨ３、ＮＨ２、及びＮＨＲ１０から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１０は、下記の一般構造を含むジペプチド要素であり：
    Figure 2012512901
     上式において、
    Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、及びＲ８は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）、及びＣ１−Ｃ１２アルキル（Ｗ）Ｃ１−Ｃ１２アルキルから成る群から選ばれ、ここに、Ｗは、Ｎ、Ｓ、及びＯから成る群から選ばれるヘテロ原子であるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ１２シクロアルキル又はアリールを形成し；又は、Ｒ４及びＲ８は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ６シクロアルキルを形成し；
    Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及び（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；
    Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
    Ｒ６は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキルであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
    Ｒ７は、Ｈ及びＯＨから成る群から選ばれるが、ただし、ＸがＮＨＲ１０である場合、ＺはＨであり、Ｘが：
    Figure 2012512901
     である場合、Ｘは、ＯＨ、ＮＨ２、又はＯＣＨ３であり、Ｚが：
    Figure 2012512901
     であり、且つ、Ｒ４及びＲ３が、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成する場合、Ｒ１及びＲ２の一方は、Ｈ以外であることを条件とする、
    請求項１に記載の化合物。
  3. Ｕ−Ｏが、下記の式Ｉの一般構造を有する化合物を含み：
    Figure 2012512901
     上式において、
    Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、及びＲ８は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）、及びＣ１−Ｃ１２アルキル（Ｗ１）Ｃ１−Ｃ１２アルキルから成る群から選ばれ、ここに、Ｗ１は、Ｎ、Ｓ、及びＯから成る群から選ばれるヘテロ原子であるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ１２シクロアルキルを形成し；又は、Ｒ４及びＲ８は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ６シクロアルキルを形成し；
    Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及び（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；
    Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
    Ｒ６は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキルであるか、又は、Ｒ６及びＲ１は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
    Ｒ７は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）ＯＨ、及びハロから成る群から選ばれる、
    ことを特徴とする、請求項１に記載の化合物。
  4. Ｚが、下記の一般構造を含むジペプチド要素であり：
    Figure 2012512901
     上式において、
    Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、Ｃ１−Ｃ８アルキル又はアリールであり；
    Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであり；
    Ｒ４及びＲ８はそれぞれ水素であり；且つ、
    Ｒ５はアミンである、
    ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の化合物。
  5. Ｚが、下記の一般構造を含むジペプチド要素であり：
    Figure 2012512901
     上式において、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、及びアリールから成る群から選ばれ；又は、Ｒ１及びＲ２は、−（ＣＨ２）ｐ−を介して結合され、前式においてｐは２−９であり；
    Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであるか、又は、Ｒ３及びＲ８は、それらが付着する原子と一緒になって４−１２ヘテロ環を形成し；
    Ｒ４及びＲ８は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ８アルキル、及びアリールから成る群から選ばれ；且つ、
    Ｒ５はアミンであり；
    Ｒ８はＨであるが、
    ただしさらに、Ｒ１及びＲ２は共に水素ではないことを条件とする、
    ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の化合物。
  6. ＸがＮＨＲ１０であり；
    Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、又はアリールであり；
    Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって、４−１２ヘテロ環を形成し；
    Ｒ４及びＲ８は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、及びアリールから成る群から選ばれ；且つ、
    Ｒ５はアミン又はヒドロキシルである、
    ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の化合物。
  7. ＸがＮＨＲ１０であり；
    Ｒ１は、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、及びアリールから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、−（ＣＨ２）ｐ−を介して結合され、前式においてｐは２−９であり；
    Ｒ３はＣ１−Ｃ１８アルキルであるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって、４−６ヘテロ環を形成し；
    Ｒ４及びＲ８は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、及びアリールから成る群から選ばれ；且つ、
    Ｒ５はアミン、又はＮ−置換アミンである、
    ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の化合物。
  8. Ｘ１がトレオニンであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の化合物。
  9. Ｘ３がアスパラギン又はグリシンであることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の化合物。
  10. ＺがＨであり；
    ＸはＮＨＲ１０であり；
    Ｒ３はＣ１−Ｃ６アルキルであり；
    Ｒ４は、Ｈ及びＣ１−Ｃ４アルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成する、
    ことを特徴とする、請求項２又は３に記載の化合物。
  11. Ｚが：
    Figure 2012512901
     であり；
    ＸはＯＨであり；
    Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ６アルキルであり；
    Ｒ４は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ４アルキル、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、及び（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６アリール）Ｒ７から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成する、
    ことを特徴とする、請求項２に記載の化合物。
  12. Ｒ２が、Ｈ、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）Ｃ（Ｏ）ＮＨ２、ＣＨ２ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、ＣＨ２（Ｃ６アリール）Ｒ７から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成する、
    ことを特徴とする、請求項１０又は１１に記載のポリペプチド。
  13. Ａ鎖及びＢ鎖を含むインスリン類縁体であって、前記Ａ鎖が、Ｚ−ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３（配列番号３）なる配列を含み、前記Ｂ鎖配列が、Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＦ（配列番号４）なる配列を含み、ここで：
    Ｚは、Ｈであるか、又は、下記の一般構造を含むジペプチド要素であり：
    Figure 2012512901
     Ｘ１は、トレオニン及びヒスチジンから成る群から選ばれ；
    Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
    Figure 2012512901
     上式において、Ｘは、ＯＨ、ＮＨ２、ＮＨＲ１０、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１０は、下記の一般構造を含むジペプチド要素であり：
    Figure 2012512901
     Ｘ３は、アスパラギン及びグリシンから成る群から選ばれ；
    Ｘ４は、ヒスチジン及びトレオニンから成る群から選ばれ；
    Ｘ５は、アラニン、グリシン、及びセリンから成る群から選ばれ；
    Ｘ６は、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモシステイン酸、及びシステイン酸から成る群から選ばれ；
    Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、及びＲ８は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）、及びＣ１−Ｃ１２アルキル（Ｗ）Ｃ１−Ｃ１２アルキルから成る群から選ばれ、ここに、Ｗは、Ｎ、Ｓ、及びＯから成る群から選ばれるヘテロ原子であるか、又は、Ｒ１及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ１２シクロアルキル又はアリールを形成し；又は、Ｒ４及びＲ８は、それらが付着する原子と一緒になってＣ３−Ｃ６シクロアルキルを形成し；
    Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ１８アルキル）ＳＨ、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキル、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ２−Ｃ５ヘテロ環）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及び（Ｃ１−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれ、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；
    Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
    Ｒ６はＨ、Ｃ１−Ｃ８アルキルであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって４、５、又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
    Ｒ７は、水素及びＯＨから成る群から選ばれ、ただし、ＸがＮＨＲ１０である場合、ＺはＨであり、ＸがＯＨ、ＮＨ２、又はＯＣＨ３である場合、Ｚは
    Figure 2012512901
     であり、Ｚが
    Figure 2012512901
     であり、且つ、Ｒ４及びＲ３が、それらが付着する原子と一緒になって５又は６員のヘテロ環を形成する場合、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ、Ｈ以外である
    ことを条件とする、インスリン類縁体。
  14. 前記Ｂ鎖配列が、Ｘ９ＶＮＱＸ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＦＹＴＰＫＴ（配列番号１２）、又はＸ９ＶＮＱＸ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＦＹＴＫＰＴ（配列番号１３）を含み、ここで：
    Ｘ４は、ヒスチジン及びトレオニンから成る群から選ばれ；
    Ｘ５は、アラニン、グリシン、及びセリンから成る群から選ばれ；
    Ｘ６は、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモシステイン酸、及びシステイン酸から成る群から選ばれ；且つ、
    Ｘ９は、フェニルアラニン及びデスアミノ−フェニルアラニンから成る群から選ばれる、
    ことを特徴とする、請求項１３に記載のインスリン類縁体。
  15. Ｘ４が、ヒスチジンであり；
    Ｘ５は、セリンであり；且つ、
    Ｘ６は、ヒスチジンである、
    ことを特徴とする、請求項１３に記載のインスリン類縁体。
  16. Ｘ１がトレオニンである、
    ことを特徴とする、請求項１５に記載のインスリン類縁体。
  17. ＺがＨであり；
    ＸはＮＨＲ１０であり；
    Ｒ１は、Ｈ及びＣ１−Ｃ４アルキルから成る群から選ばれ；
    Ｒ２は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ２及びＲ６は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成し；
    Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ６アルキルであり；
    Ｒ４は、Ｈ及びＣ１−Ｃ４アルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成する、
    ことを特徴とする、請求項１４に記載のインスリン類縁体。
  18. Ｒ３がＣＨ３であり、Ｒ４がＨである、
    ことを特徴とする、請求項１７に記載のインスリン類縁体。
  19. Ｒ５がＮＨＲ６であることを特徴とする、請求項１７に記載のインスリン類縁体。
  20. Ｒ３及びＲ４が、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成することを特徴とする、請求項１７に記載のインスリン類縁体。
  21. ＸがＯＨであり；
    Ｒ１は、Ｈ及びＣ１−Ｃ４アルキルから成る群から選ばれ；
    Ｒ２は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ２及びＲ６は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成し；
    Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ６アルキルであり；
    Ｒ４は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ４アルキル、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキル、及び（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６アリール）Ｒ７から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成する、
    ことを特徴とする、請求項１３に記載のインスリン類縁体。
  22. ＺがＨであり；
    ＸはＮＨＲ１０であり；
    Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ６アルキルであり；
    Ｒ４は、Ｈ及びＣ１−Ｃ４アルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成する、
    ことを特徴とする、請求項１５に記載のインスリン類縁体。
  23. ＸがＯＨであり；
    Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ６アルキルであり；
    Ｒ４は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ４アルキル、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、及び（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６アリール）Ｒ７から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成する、
    ことを特徴とする、請求項１５に記載のインスリン類縁体。
  24. 前記Ｂ鎖配列が、配列Ｘ９ＶＮＱＸ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＦＹＴＸ１０Ｘ１１（配列番号２０）を含み、ここで：
    Ｘ４は、ヒスチジン及びトレオニンから成る群から選ばれ；
    Ｘ５は、アラニン、グリシン、及びセリンから成る群から選ばれ；
    Ｘ６は、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモシステイン酸、及びシステイン酸から成る群から選ばれ；
    Ｘ９は、フェニルアラニン及びデスアミノ−フェニルアラニンから成る群から選ばれ；
    Ｘ１０は、アスパルテート−リシンジペプチド、リシン−プロリンジペプチド、又はプロリン−リシンジペプチドであり；
    Ｘ１１は、トレオニン、アラニン、又は、トレオニン−アルギニン−アルギニントリペプチドである、
    ことを特徴とする、請求項２２に記載のインスリン類縁体。
  25. 前記Ｂ鎖配列が、配列Ｘ９ＶＮＱＸ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＦＹＴＸ１０Ｘ１１（配列番号２０）を含み、ここで：
    Ｘ４は、ヒスチジン及びトレオニンから成る群から選ばれ；
    Ｘ５は、アラニン、グリシン、及びセリンから成る群から選ばれ；
    Ｘ６は、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモシステイン酸、及びシステイン酸から成る群から選ばれ；
    Ｘ９は、フェニルアラニン及びデスアミノ−フェニルアラニンから成る群から選ばれ；
    Ｘ１０は、アスパルテート−リシンジペプチド、リシン−プロリンジペプチド、又はプロリン−リシンジペプチドであり；
    Ｘ１１は、トレオニン、アラニン、又は、トレオニン−アルギニン−アルギニントリペプチドである、
    ことを特徴とする、請求項２２に記載のインスリン類縁体。
  26. Ｒ３はメチルであり；
    Ｒ４は、Ｈ及びＣ１−Ｃ４アルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成する、
    ことを特徴とする、請求項２２に記載のインスリン類縁体。
  27. 前記インスリン類縁体に、親水性成分が結合されることを特徴とする、請求項１３に記載のインスリン類縁体。
  28. 前記Ｂ鎖配列が、配列番号８又は配列番号９の配列を含み、該Ｂ鎖のＮ−末端アミノ酸、配列番号８の位置２９におけるリシン、及び、配列番号９の位置２８におけるリシンから成る群から選ばれる位置において、前記インスリン類縁体に、親水性成分が結合されることを特徴とする、請求項２４又は２５に記載のインスリン類縁体。
  29. 前記親水性成分がポリエチレングリコールであることを特徴とする、請求項２７に記載のインスリン類縁体。
  30. Ａ鎖及びＢ鎖を含むインスリン類縁体であって、前記Ａ鎖は、Ｚ−ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３（配列番号３）なる配列、又は、位置Ａ５、Ａ８、Ａ９、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１５、Ａ１７、Ａ１８から選ばれる位置における１から３個のアミノ酸修飾において配列番号３とは異なる配列、を含み、且つ、前記Ｂ鎖は、Ｊ−Ｘ１４−Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８（配列番号１４）なる配列、又は、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ９、Ｂ１０、Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ１７、Ｂ２０、Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ２６、Ｂ２７、Ｂ２８、Ｂ２９、及びＢ３０から選ばれる位置における１から３個のアミノ酸修飾において配列番号１４とは異なる配列、を含み、ここで、
    Ｚ及びＪは、それぞれ独立に、Ｈであるか、又は、下記の一般構造を含むジペプチド要素であり：
    Figure 2012512901
     Ｘ１４は、結合手、Ｘ９ＶＮＱ（配列番号２１）、ＶＮＱ、ＮＱ、及び、Ｑから成る群から選ばれ；
    Ｘ１は、トレオニン及びヒスチジンから成る群から選ばれ；
    Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
    Figure 2012512901
     ここで、Ｘは、ＯＨ、ＮＨＲ１０、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ、Ｒ１０は、Ｈであるか、又は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
    Figure 2012512901
     Ｘ３は、アスパラギン、グリシン、及びアラニンから成る群から選ばれ；
    Ｘ４は、ヒスチジン、トレオニン、及びセリンから成る群から選ばれ；
    Ｘ５は、アラニン、グリシン、及びセリンから成る群から選ばれ；
    Ｘ６は、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモシステイン酸、及びシステイン酸から成る群から選ばれ；
    Ｘ７は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
    Figure 2012512901
     ここで、Ｘ１２は、ＯＨ、ＯＣＨ３、及びＮＨＲ１１から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１１は、Ｈであるか、又は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
    Figure 2012512901
     Ｘ８は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
    Figure 2012512901
     ここで、Ｘ１３は、Ｈ、ＯＨ、ＯＣＨ３、及びＮＨＲ１２から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１２は、Ｈであるか、又は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
    Figure 2012512901
     Ｘ９は、フェニルアラニン及びデスアミノ−フェニルアラニンから成る群から選ばれ；
    上式において、Ｒ１は、Ｈ及びＣ１−Ｃ８アルキルから成る群から選ばれ；
    Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれ；
    Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；
    Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
    Ｒ６はＨであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって５又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
    Ｒ７は、Ｈ及びＯＨから成る群から選ばれるが、ただし、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｊ及びＺの内のただ一つだけが、下記の一般構造のジペプチド：
    Figure 2012512901
     を含む、インスリン類縁体。
  31. Ｚが、下記の一般構造のジペプチド要素を含み：
    Figure 2012512901
     前記ジペプチド要素がアシル化されているか、又はＰＥＧ化されることを特徴とする、請求項３０のいずれかに記載のインスリン類縁体。
  32. Ｊが、下記の一般構造のジペプチド要素を含み：
    Figure 2012512901
     前記ジペプチド要素がアシル化されているか、又はＰＥＧ化されることを特徴とする、請求項３０のいずれか１項に記載のインスリン類縁体。
  33. 前記ジペプチド要素が、１又は２本のポリエチレングリコール鎖によってＰＥＧ化され、ここで、それらのポリエチレングリコール鎖の合計分子量が、約２０，０００から約８０，０００ダルトンの範囲にあることを特徴とする、請求項３１又は３２に記載のインスリン類縁体。
  34. 前記ジペプチド要素が、１６から３０炭素原子を含むアシル基によってアシル化されていることを特徴とする、請求項３１又は３２に記載のインスリン類縁体。
  35. 前記ジペプチド要素が、Ｃ２６脂肪酸、又はＣ２８脂肪酸によってアシル化されていることを特徴とする、請求項３４に記載のインスリン類縁体。
  36. Ｚ、Ｊ、及びＸ１３がそれぞれＨであり；
    ＸはＯＨであり；
    Ｘ１２はＮＨＲ１１であり、ここで、Ｒ１１は、下記の一般構造を含むジペプチド要素である：
    Figure 2012512901
     ことを特徴とする、請求項３０に記載のインスリン類縁体。
  37. Ｚ及びＸ１３がそれぞれＨであり；
    Ｘ及びＸ１２はそれぞれＯＨであり；
    Ｊは、下記の一般構造を含むジペプチド要素であり：
    Figure 2012512901
     ただしさらに、Ｒ４及びＲ３が、それらが付着する原子と一緒になって５又は６員のヘテロ環を形成する場合、Ｒ１及びＲ２は共にＨ以外である、
    ことを特徴とする、請求項３０に記載のインスリン類縁体。
  38. Ｚ及びＪが共にＨであり；
    Ｘ及びＸ１２がそれぞれＯＨであり；
    Ｘ１３はＮＨＲ１２であり、ここで、Ｒ１２は、下記の一般構造を含むジペプチド要素である：
    Figure 2012512901
     ことを特徴とする、請求項３０に記載のインスリン類縁体。
  39. Ｚ及びＪがそれぞれＨであり；
    ＸがＯＨであり；
    前記Ｂ鎖配列が、配列Ｘ９ＶＮＱＸ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８ＹＴＰＫＴ（配列番号１５）、又は、Ｘ９ＶＮＱＸ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８ＹＴＫＰＴ（配列番号１６）を含み、ここで、
    Ｘ９は、フェニルアラニン及びデスアミノフェニルアラニンから成る群から選ばれ；
    Ｘ７は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
    Figure 2012512901
     上式において、Ｘ１２は、ＯＨ、ＮＨ２、及びＮＨＲ１１から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１１は、下記の一般構造を含むジペプチド要素であり：
    Figure 2012512901
     Ｘ８は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
    Figure 2012512901
     上式において、Ｘ１３は、Ｈ、ＮＨ２、ＯＣＨ３、及びＮＨＲ１２から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１２は、下記の一般構造を含むジペプチド要素であるが：
    Figure 2012512901
     ただし、Ｘ１３がＨ、ＮＨ２、又はＯＣＨ３である場合、Ｘ１２はＮＨＲ１１であり、Ｘ１３がＮＨＲ１２である場合、Ｘ１２はＯＨ、ＮＨ２、又はＯＣＨ３であることを条件とする、
    請求項３０に記載のインスリン類縁体。
  40. Ｘ１が、トレオニンであり；
    Ｘ４は、ヒスチジンであり；
    Ｘ５は、セリンであり；且つ、
    Ｘ６は、ヒスチジンである、
    ことを特徴とする、請求項３６〜３９のいずれか１項に記載のインスリン類縁体。
  41. Ｘ３が、アスパラギン又はグリシンであることを特徴とする、請求項４０に記載のインスリン類縁体。
  42. Ｒ１が、Ｈ及びＣ１−Ｃ４アルキルから成る群から選ばれ；
    Ｒ２は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ２及びＲ６は、それらが付着する原子と一緒になって５又は６員のヘテロ環を形成し；
    Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ６アルキルであり；
    Ｒ４は、Ｈ及びＣ１−Ｃ４アルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成する、
    ことを特徴とする、請求項３５〜４０のいずれか１項に記載のインスリン類縁体。
  43. 前記Ｂ鎖が、配列Ｊ−Ｘ９ＶＮＱＸ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８ＹＴＸ１０Ｘ１１（配列番号５）なる配列を含むＢ鎖配列を含み、ここで、
    Ｘ１は、ヒスチジン、及びトレオニンから成る群から選ばれ；
    Ｘ５は、アラニン、グリシン、及びセリンから成る群から選ばれ；
    Ｘ６は、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモシステイン酸、及びシステイン酸から成る群から選ばれ；
    Ｘ９は、フェニルアラニン、及びデスアミノ−フェニルアラニンから成る群から選ばれ；
    Ｘ１０は、アスパルテート−リシンジペプチド、リシン−プロリンジペプチド、又はプロリン−リシンジペプチドであり；
    Ｘ１１は、トレオニン、アラニン、又は、トレオニン−アルギニン−アルギニントリペプチドである、
    ことを特徴とする、請求項３０に記載のインスリン類縁体。
  44. 前記Ｂ鎖が、配列Ｊ−Ｘ９ＶＮＱＸ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８ＹＴＰＫＴ（配列番号１５）、又はＪ−Ｘ９ＶＮＱＸ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＸ７ＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８ＹＴＫＰＴ（配列番号１６）を含み、ここで、
    Ｘ９は、フェニルアラニン、及びデスアミノ−フェニルアラニンから成る群から選ばれる、
    ことを特徴とする、請求項４３に記載のインスリン類縁体。
  45. 親水性成分が、前記Ｂ鎖のＮ−末端アミノ酸、配列番号１５の位置２９におけるリシン、及び、配列番号１６の位置２８におけるリシン、から成る群から選ばれる位置のアミノ酸に結合されることを特徴とする、請求項４４に記載のインスリン類縁体。
  46. 前記親水性成分がポリエチレングリコールであることを特徴とする、請求項４５に記載のインスリン類縁体。
  47. 親水性成分又は封鎖性巨大分子が、下記の一般構造を含む前記ジペプチド要素のＲ２側鎖に共有結合され：
    Figure 2012512901
     上式において、Ｒ２は、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、又は（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２である、
    ことを特徴とする、請求項３０に記載のインスリン類縁体。
  48. 前記親水性成分がポリエチレングリコールであることを特徴とする、請求項４７に記載のインスリン類縁体。
  49. 前記Ａ鎖又はＢ鎖がアシル化されていることを特徴とする、請求項４８に記載のインスリン類縁体。
  50. 式Ｂ−Ｐ−Ａの化合物を含む、単一鎖インスリン類縁体であって：
    式中、Ｂは、Ｘ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＸ８（配列番号１４）なる配列、又は、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ９、Ｂ１０、Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ１７、Ｂ２０、Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ２６、Ｂ２７、Ｂ２８、Ｂ２９、及びＢ３０から選ばれる１から３個のアミノ酸修飾において配列番号１４とは異なる配列、を含む配列を表わし；
    Ａは、ＧＩＶＥＱＣＣＸ１ＳＩＣＳＬＹＱＬＥＮＸ２ＣＸ３（配列番号３）なる配列、又は、位置Ａ５、Ａ８、Ａ９、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１５、Ａ１７、Ａ１８から選ばれる、１から３個のアミノ酸修飾において配列番号３とは異なる配列、を含む配列を表わし；且つ、
    Ｐは、約４から約１４アミノ酸のペプチドリンカーであり、ここで、
    Ｚ及びＪは、独立に、Ｈであるか、又は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
    Figure 2012512901
     Ｂは、結合手、Ｘ９ＶＮＱ（配列番号２１）、ＶＮＱ、ＮＱ、及び、Ｑから成る群から選ばれ；
    Ｘ１は、トレオニン及びヒスチジンから成る群から選ばれ；
    Ｘ２は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
    Figure 2012512901
     ここで、Ｘは、ＯＨ、ＮＨＲ１０、及びＯＣＨ３から成る群から選ばれ；
    ここで、Ｒ１０は、Ｈであるか、又は、下記の一般構造を含むジペプチドであり：
    Figure 2012512901
     Ｘ３は、アスパラギン、グリシン、及びアラニンから成る群から選ばれ；
    Ｘ４は、ヒスチジン、トレオニン、及びセリンから成る群から選ばれ；
    Ｘ５は、アラニン、グリシン、及びセリンから成る群から選ばれ；
    Ｘ６は、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモシステイン酸、及びシステイン酸から成る群から選ばれ；
    Ｘ７は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
    Figure 2012512901
     ここで、Ｘ１２は、ＯＨ、ＯＣＨ３、及びＮＨＲ１１から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１１は、Ｈであるか、又は、下記の一般構造を含むジペプチド要素であり：
    Figure 2012512901
     Ｘ８は、下記の一般構造のアミノ酸であり：
    Figure 2012512901
     ここで、Ｘ１３は、Ｈ、ＯＨ、ＯＣＨ３、及びＮＨＲ１２から成る群から選ばれ、ここで、Ｒ１２は、Ｈであるか、又は、下記の一般構造を含むジペプチド要素であり：
    Figure 2012512901
     Ｘ９は、フェニルアラニン、及びデスアミノ−フェニルアラニンから成る群から選ばれ；
    上式において、Ｒ１は、Ｈ及びＣ１−Ｃ８アルキルから成る群から選ばれ；
    Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ２−Ｃ３アルキル）ＳＣＨ３、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＣＯＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨＣ（ＮＨ２ ＋）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれ；
    Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ８アルキル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＳＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ３−Ｃ６）シクロアルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ４及びＲ３は、それらが付着する原子と一緒になって、５又は６員のヘテロ環を形成し；
    Ｒ５はＮＨＲ６又はＯＨであり；
    Ｒ６はＨであるか、又は、Ｒ６及びＲ２は、それらが付着する原子と一緒になって５又は６員のヘテロ環を形成し；且つ、
    Ｒ７は、Ｈ及びＯＨから成る群から選ばれるが、ただし、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｊ、及びＺの内のただ一つだけが、下記の一般構造のジペプチド要素を含む：
    Figure 2012512901
     ことを条件とする、単一鎖インスリン類縁体。
  51. 前記ペプチドリンカーが、下記の配列：Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ｌｙｓ−Ａｒｇ（配列番号２２）、ＡＧＲＧＳＧＫ（配列番号３５）、ＡＧＬＧＳＧＫ（配列番号３６）、ＡＧＭＧＳＧＫ（配列番号３７）、ＡＳＷＧＳＧＫ（配列番号３８）、ＴＧＬＧＳＧＱ（配列番号３９）、ＴＧＬＧＲＧＫ（配列番号４０）、ＴＧＬＧＳＧＫ（配列番号４１）、ＨＧＬＹＳＧＫ（配列番号４２）、ＫＧＬＧＳＧＱ（配列番号４３）、ＶＧＬＭＳＧＫ（配列番号４４）、ＶＧＬＳＳＧＱ（配列番号４５）、ＶＧＬＹＳＧＫ（配列番号４６）、ＶＧＬＳＳＧＫ（配列番号４７）、ＶＧＭＳＳＧＫ（配列番号４８）、ＶＷＳＳＳＧＫ（配列番号４９）、ＶＧＳＳＳＧＫ（配列番号５０）、ＶＧＭＳＳＧＫ（配列番号５１）、ＴＧＬＧＳＧＲ（配列番号５２）、ＴＧＬＧＫＧＱ（配列番号５３）、ＫＧＬＳＳＧＱ（配列番号５４）、ＶＫＬＳＳＧＱ（配列番号５５）、ＶＧＬＫＳＧＱ（配列番号５６）、ＴＧＬＧＫＧＱ（配列番号５７）、ＶＧＬＳＫＧＱ（配列番号５８）を含むことを特徴とする、請求項５０に記載の単一鎖インスリン類縁体。
  52. 前記Ｂ鎖が、配列Ｘ９ＶＮＱＸ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＦＹＴＰＫＴ（配列番号１２）、又はＸ９ＶＮＱＸ４ＬＣＧＸ５Ｘ６ＬＶＥＡＬＹＬＶＣＧＥＲＧＦＦＹＴＫＰＴ（配列番号１３）を含み、ここで、
    Ｘ４は、ヒスチジン及びトレオニンから成る群から選ばれ；
    Ｘ５は、アラニン、グリシン、及びセリンから成る群から選ばれ；
    Ｘ６は、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモシステイン酸、及びシステイン酸から成る群から選ばれ；且つ、
    Ｘ９は、フェニルアラニン及びデスアミノ−フェニルアラニンから成る群から選ばれる、
    ことを特徴とする、請求項５０又は５１に記載の単一鎖インスリン類縁体。
  53. ＺがＨであり；
    Ｘは、ＮＨＲ１０であり；
    Ｘ４は、ヒスチジンであり；
    Ｘ５は、セリンであり；
    Ｘ６は、ヒスチジンであり；
    Ｒ１は、Ｈ及びＣ１−Ｃ４アルキルから成る群から選ばれ；
    Ｒ２は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＯＨ、（Ｃ１−Ｃ４アルキル）ＮＨ２、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル）、（Ｃ０−Ｃ４アルキル）（Ｃ６−Ｃ１０アリール）Ｒ７、及びＣＨ２（Ｃ５−Ｃ９ヘテロアリール）から成る群から選ばれるか、又は、Ｒ２及びＲ６は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成し；
    Ｒ３は、Ｃ１−Ｃ６アルキルであり；
    Ｒ４は、Ｈ及びＣ１−Ｃ４アルキルから成る群から選ばれるか、又は、Ｒ３及びＲ４は、それらが付着する原子と一緒になって５員のヘテロ環を形成する、
    ことを特徴とする、請求項５２に記載のインスリン類縁体。
  54. Ａ９、Ａ１４、Ａ１５、Ｂ２２、Ｂ２８、又はＢ２９から選ばれる一つ以上の位置においてアシル化されていることを特徴とする、請求項１３〜３０又は５０のいずれか１項に記載のインスリン類縁体。
  55. 請求項１〜５４のいずれか１項に記載のインスリン類縁体を含む、二量体又は多量体。
  56. Ｕに対応する、前記ジペプチド要素のアミノ酸が、Ｄ−立体化学配置を持つアミノ酸であることを特徴とする、請求項１〜５５のいずれか１項に記載のインスリン類縁体。
  57. 請求項１２、３０、又は５０のいずれか１項に記載のインスリン類縁体、及び、薬学的に許容される担体を含む、医薬組成物。
  58. 有効量の、請求項５７に記載の医薬組成物を投与することを含む、糖尿病の治療方法。
  59. 下記のＡ鎖、Ｂ鎖、及びジペプチド要素を含む、インスリンプロドラッグ類縁体：
    配列番号１、又は、配列番号１の修飾誘導体であって、位置Ａ１９におけるアミノ酸の、４−アミノフェニルアラニンへの修飾を含み、必要に応じて、Ａ５、Ａ８、Ａ９、Ａ１０、Ａ１４、Ａ１５、Ａ１７、Ａ１８、Ａ１９、及びＡ２１から選ばれる位置における一つ以上のアミノ酸置換をさらに含んでもよい修飾誘導体、を含む、Ａ鎖；
    配列番号２、又は、配列番号２の修飾誘導体であって、位置Ｂ１６又はＢ２５におけるアミノ酸の、４−アミノフェニルアラニンへの修飾を含み、必要に応じて、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ９、Ｂ１０、Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ１７、Ｂ２０、Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ２６、Ｂ２７、Ｂ２８、Ｂ２９、及びＢ３０から選ばれる位置における一つ以上のアミノ酸置換、又は、位置Ｂ１−４及びＢ２６−３０のいずれか、又は全ての欠失をさらに含んでもよい修飾誘導体、を含む、Ｂ鎖；及び、
    該Ａ鎖又はＢ鎖のＮ−末端アミノ基に、若しくは、位置Ａ１９、Ｂ１６、又はＢ２５に存在する４−アミノ−フェニルアラニンの側鎖アミノ基に、アミド結合を介して結合されており、Ｎ−末端のＣ−アルキル化アミノ酸の後にＮ−アルキル化アミノ酸を含む、ジペプチド要素。
  60. 高血糖症治療用の薬剤の製造における、請求項１〜５９のいずれか１項に記載の化合物の使用方法。
  61. 糖尿病治療のための、請求項１〜〜５９のいずれか１項に記載の化合物の使用方法。
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