JP2017078078A - 持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体を含む糖尿病治療用組成物 - Google Patents

持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体を含む糖尿病治療用組成物 Download PDF

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Abstract

【課題】持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体を含む糖尿病の予防又は治療用組成物、並びに前記組成物を投与する工程を含む糖尿病治療方法の提供。【解決手段】持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体は、それぞれインスリン及びインスリン分泌ペプチドが非ペプチド性リンカーを介して免疫グロブリンＦｃ領域に結合して成る、従って、該結合体は生体内持続性及び安定性が向上し、又、該組成物は、持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体の併用投与により、インスリン投与による体重増加抑制とインスリン分泌ペプチド投与による吐き気や嘔吐を抑制し、インスリン投与量を低減し、服薬順応度を大幅に改善することができる薬学的組成物。【選択図】図１

Description

本発明は、持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体を含む糖尿病予防又は治療用の組成物、並びに前記組成物を投与する工程を含む糖尿病治療方法に関する。
インスリンとは、膵臓のβ細胞から分泌されるペプチドであり、体内の血糖を調節する上で非常に重要な役割を果たす物質である。このようなインスリンの分泌量が不足したり、正常な機能が損なわれて血中ブドウ糖の濃度が高くなる代謝疾患を糖尿病という。インスリンが正常に分泌されなかったり、分泌されたインスリンが体内で正常に作用しないことにより体内の血糖が調節されずに上昇する場合を２型糖尿病といい、膵臓でインスリンを産生できずに血糖が上昇する場合を１型糖尿病という。２型糖尿病の場合、化学物質を主成分とする経口用血糖降下剤を用いて治療し、一部の患者にはインスリンを用いて治療することもある。それに対して、１型糖尿病の場合はインスリンの投与が必須である。
現在多用されているインスリン治療法は、食事の前後に注射でインスリンを投与する方法である。インスリンは、現在注射剤として市販されており、皮下注射で投与することを原則としている。作用時間により投与方法が異なる。インスリンの注射投与は経口投与に比べて血糖降下効果がより速く現れ、経口投与を用いることができない環境でも安全に用いることができる。用量の制限もない。しかしながら、１日に３回ずつの長期的なインスリン投与は、注射針に対する抵抗感、投与方法の難しさ、低血糖症状、体重増加現象などが欠点として挙げられる。体重増加現象は、心臓血管疾患のリスクを高め、血糖調節機能を低下させるという副作用をもたらすことがある。一方、インスリンペプチド薬物が体内に吸収されてからの薬物の血中濃度を長時間にわたって高く持続することにより、薬効を最大化しようとする努力が続けられており、その例としてランタス(Lantus, Insulin glargine; Sanofi Aventis)やレベミル(Levemir, Insulin detemir; Novo Nordisk)などの持続性インスリンが開発、市販されている。前記持続性薬物は、インスリンＮＰＨ(Neutral
Protamine Hagedorn)とは異なり、睡眠時の低血糖のリスクを低くし、特にレベミルの場合は体重増加現象を緩和している。しかし、依然として１日１回〜２回の投与法が欠点とされている。
一方、インスリン分泌ペプチドの一種であるグルカゴン様ペプチド−１(GLP-1)は、回腸と大腸のＬ細胞から分泌されるインクレチンホルモンである。グルカゴン様ペプチド−１の主な作用は、インスリン分泌を増加させ、ブドウ糖の濃度に応じたインスリン分泌が行われるので、低血糖が発生しない。これらの特徴から２型糖尿病の治療方法に適用されるが、血中半減期が２分未満と非常に短いので、薬剤として開発する上で大きな制約がある。よって、開発されて市販されているグルカゴン様ペプチド−１作用剤(アゴニスト)としては、アメリカドクトカゲ(gila monster)の唾液腺から精製されたグルカゴン様ペプチド−１類似体であるエキセンジン−４が挙げられる。エキセンジン−４は、ＤＰＰ−ＩＶ(ジペプチジルペプチダーゼ-4)に対する抵抗性と共に、グルカゴン様ペプチド−１より高い生理活性を有する。よって、体内半減期が２〜４時間とグルカゴン様ペプチド−１に比べて延長された体内半減期を有する(特許文献１)。しかし、ＤＰＰ−ＩＶの抵抗性を増加させる方法のみでは十分な生理活性の持続期間を期待できず、例えば現在市販されているエキセンジン−４(エキセナチド)の場合、患者に１日２回注射で投与しなければならず、投与による吐き気や嘔吐の誘発が患者に大きな負担となるという欠点が依然として残っている。
米国特許第５４２４２８６号明細書 韓国登録特許第１０−０７２５３１５号公報 韓国公開特許第１０−２００８−０００１４７９号公報 韓国公開特許第１０−２０１０−００５４０６８号公報 韓国公開特許第１０−２０１０−００５４０６７号公報 韓国公開特許第１０−２０１１−００３０８６８号公報 韓国公開特許第１０−２００８−００６９２３４号公報 韓国公開特許第１０−２０１０−００４７０１９号公報 国際公開第９７／３４６３１号 国際公開第９６／３２４７８号
H.Neurath, R.L.Hill, The Proteins, Academic Press, New York, 1979
よって、本発明者らは、上記問題を解決するために、タンパク質薬物の活性を維持しつつ安定性の向上を同時に達成する技術として、従来の生理活性ポリペプチドと免疫グロブリンＦｃ領域と非ペプチド性重合体をリンカーとして互いに共有結合により結合させた持続型タンパク質結合体を提案した(特許文献２)。特に、持続型インスリン結合体と持続型エキセンジン−４結合体のそれぞれの生体内効力持続効果が画期的に増加したことが確認された(特許文献３及び４)。しかしながら、依然として安定した血糖変化をもたらす量のインスリン又はエキセンジン−４を投与すると、体重増加現象が現れたり、吐き気や嘔吐が現れるという問題がある。よって、薬物の投与量と回数を減らすと共に、糖尿病治療効果に優れた治療方法の開発が求められている。
よって、本発明者らは糖尿病治療の持続効果が増加すると共に、吐き気や嘔吐の誘発を低減し得る糖尿病治療剤を開発すべく鋭意努力を重ねてきた。そして、グルカゴン様ペプチド−１受容体とインスリン受容体を同時に刺激する持続型エキセンジン−４結合体と持続型インスリン結合体の併用投与を試みた。その結果、これら持続型インスリン結合体と持続型エキセンジン−４結合体の薬物を共に用いると、生体内持続性及び安定性が向上し、両薬物の投与用量を画期的に減らすことができ、安定した血糖変化をもたらすことが確認された。また、グルカゴン様ペプチド−１アゴニスト及びエキセンジン−４、又はその誘導体の特徴である吐き気や嘔吐を改善し、インスリン投与による体重増加現象を持続型エキセンジン−４結合体により緩和することができることを確認し、本発明を完成するに至った。
本発明は、持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体を含む糖尿病予防又は治療用の薬学的組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は、前記組成物を糖尿病が発病しているか、又は発病する可能性のある個体に投与する工程を含む糖尿病予防又は治療の方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、持続型インスリン結合体及びインスリン分泌ペプチドを含む糖尿病予防又は治療用薬学的組成物を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、インスリン及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体を含む糖尿病予防又は治療用の薬学的組成物を提供することを目的とする。
本発明の持続型インスリン結合体と持続型エキセンジン−４結合体は、優れた糖尿病治療効能を示し、特に併用投与すると、インスリン受容体とグルカゴン様ペプチド−１受容体を同時に刺激することにより、生体内持続性及び安定性が向上し、投与用量が画期的に低減すると共に、血糖の安定した調節により、低血糖及び体重増加現象が改善される。また、吐き気や嘔吐を抑制するので、糖尿病治療剤としての服薬順応度が改善される。特に、画期的に改善された血中安定性及び生体内効力の持続性により、投与頻度が減少して患者の利便性に寄与する。
ＳＴＺ(ストレプトゾトシン)により高血糖が誘導されたマウスに、持続型インスリン結合体と持続型エキセンジン−４結合体を併用投与し、その後の７日間の血糖変化の推移を示すグラフである。 ｄｂ／ｄｂマウスにおける持続型インスリン結合体と持続型エキセンジン−４結合体の併用投与による空腹時血糖値の差(白三角ＦＢＧ)の変化を示すグラフである(*P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001 by Dunnet's MC test)。 ｄｂ／ｄｂマウスにおける持続型インスリン結合体と持続型エキセンジン−４結合体の併用投与による体重変化値(白三角ＢＷ)の変化を示すグラフである(*P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001 by Dunnet's MC test)。
本発明の一実施様態は、持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体を含む糖尿病予防又は治療用の薬学的組成物を提供する。本発明の組成物は、持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体が併用投与されることを特徴とする。
本発明における「持続型インスリン結合体」とは、インスリンが免疫グロブリンＦｃ領域に非ペプチド性リンカーを介して結合されたものを意味する。
本発明の持続型インスリン結合体は、効力の持続性が天然インスリンより改善されており、前記持続型インスリン結合体には、天然インスリンのアミノ酸が修飾、置換、付加又は欠失された形態のインスリン、ポリエチレングリコール(ＰＥＧ)などの生分解性重合体がインスリンに結合したインスリン、アルブミンや免疫グロブリンなどの持続性に優れたタンパク質が結合したインスリン、生体内のアルブミンとの結合力を有する脂肪酸が結合したインスリン、又は生分解性ナノパーティクルに封入された形態のインスリンが含まれるが、持続型インスリン結合体の種類は本発明を限定するものではない。
本発明における「インスリン」とは、体内の血糖が高いときに膵臓から分泌され、肝臓、筋肉、脂肪組織で糖を吸収してグリコーゲンとして貯蔵し、脂肪を分解してエネルギー源として用いることを抑制して血糖を調節する機能を有するペプチドを意味する。前記ペプチドには、天然インスリン、基礎インスリン(basal insulin)、インスリンアゴニスト、前駆物質、誘導体、それらのフラグメント、それらの変異体などが含まれる。
本発明における「天然インスリン」とは、膵臓から分泌されるホルモンであり、一般に細胞内へのグルコース取り込みを促進し、脂肪の分解を抑制し、体内の血糖を調節する役割を果たす。インスリンは、血糖調節機能のないプロインスリン前駆体の形態から過程を経て血糖調節機能を有するインスリンとなる。インスリンアミノ酸配列は次の通りである。
α鎖：Ｇｌｙ−Ｉｌｅ−Ｖａｌ−Ｇｌｕ−Ｇｌｎ−Ｃｙｓ−Ｃｙｓ−Ｔｈｒ−Ｓｅｒ−Ｉｌｅ−Ｃｙｓ−Ｓｅｒ−Ｌｅｕ−Ｔｙｒ−Ｇｌｎ−Ｌｅｕ−Ｇｌｕ−Ａｓｎ−Ｔｙｒ−Ｃｙｓ−Ａｓｎ(配列番号１)
β鎖：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(配列番号２)
本発明における「基礎インスリン」とは、正常な１日の血中グルコースの変動を調節するペプチドであり、その例として、レベミル、グラルギン、デグルデクなどが挙げられる。
本発明における「インスリンアゴニスト」とは、インスリンの構造に関係なく、インスリンの生体内の受容体に結合してインスリンと同じ生物学的活性を示す物質を意味する。
本発明における「インスリン変異体」とは、インスリンとアミノ酸配列が少なくとも１つ異なるペプチドであり、体内で血糖調節機能を有するペプチドを意味し、天然インスリンから一部のアミノ酸が置換、付加、欠失及び修飾のいずれかの方法又はそれらの方法の組み合わせにより製造することができる。
本発明における「インスリン誘導体」とは、天然インスリンと比較して、少なくとも８０％のアミノ酸配列相同性を有し、アミノ酸残基の一部の基が化学的に置換(例えば、α-メチル化、α-ヒドロキシル化)、欠失(例えば、脱アミノ化)、又は修飾(例えば、N-メチル化)された形態であり、体内で血糖を調節する機能を有するペプチドを意味する。
本発明における「インスリンフラグメント」とは、インスリンのＮ末端又はＣ末端に１つ以上のアミノ酸が付加又は欠失された形態を意味し、付加されるアミノ酸は天然に存在しないアミノ酸(例えば、Ｄ型アミノ酸)であってもよく、このようなインスリンフラグメントは体内で血糖調節機能を有する。
インスリンアゴニスト、誘導体、フラグメント及び変異体においてそれぞれ用いる製造方法は、独立して用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。例えば、アミノ酸配列が天然インスリンと少なくとも１つ異なり、Ｎ末端アミノ酸残基が脱アミノ化された体内で血糖調節機能を有するペプチドも含まれる。
本発明の一実施例に用いられるインスリンは、組換え法で製造したものであってもよく、固相合成法で合成して製造したものであってもよい。
また、本発明に用いられるインスリンは、β鎖のＮ末端に非ペプチド性重合体が結合されたものであってもよい。このような非ペプチド性重合体は、本発明においてリンカーとして用いられる。前記非ペプチド性重合体をリンカーとして結合することにより、インスリンの活性を維持することができると共に、安全性を向上させることができる。
本発明における「非ペプチド性重合体」とは、繰り返し単位が少なくとも２つ結合された生体適合性重合体を意味し、前記繰り返し単位はペプチド結合を除く任意の共有結合により互いに結合される。本発明における前記非ペプチド性重合体は、非ペプチド性リンカーと混用される。
本発明に使用可能な非ペプチド性重合体は、生分解性高分子、脂質重合体、キチン類、ヒアルロン酸及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、生分解性高分子は、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコールとプロピレングリコールの共重合体、ポリオキシエチル化ポリオール、ポリビニルアルコール、ポリサッカライド、デキストラン、ポリビニルエチルエーテル、ポリ乳酸 (ＰＬＡ)及びポリ乳酸−グリコール酸(ＰＬＧＡ)であることが好ましく、ポリエチレングリコール(ＰＥＧ)であることがより好ましい。当該分野に知られたこれらの誘導体や当該分野の技術水準で容易に製造できる誘導体も本発明に含まれる。
従来のインフレームフュージョン法で製造された融合タンパク質に用いられていたペプチド性リンカーの欠点は、生体内でタンパク質分解酵素により容易に切断され、担体による活性薬物の血中半減期の増加効果を期待したほど得られないということである。しかしながら、本発明においては、タンパク質分解酵素に抵抗性のある重合体を用いるので、担体と同様にペプチドの血中半減期を維持することができる。よって、本発明に用いられる非ペプチド性重合体は、このような機能を有する重合体であれば、すなわち生体内のタンパク質分解酵素に抵抗性のある重合体であれば、制限なく用いられる。非ペプチド性重合体の分子量は、１〜１００ｋＤａの範囲、好ましくは１〜２０ｋＤａの範囲である。また、前記免疫グロブリンＦｃ領域に結合される本発明の非ペプチド性重合体は、１種類の重合体だけでなく、異なる種類の重合体の組み合わせが用いられてもよい。
本発明に用いられる非ペプチド性重合体は、免疫グロブリンＦｃ領域及びタンパク質薬物に結合される反応基を有する。前記非ペプチド性重合体の両末端にある反応基は、反応アルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、マレイミド及びスクシンイミド誘導基からなる群から選択されることが好ましい。ここで、スクシンイミド誘導基としては、スクシンイミジルプロピオネート、ヒドロキシスクシンイミジル、スクシンイミジルカルボキシメチル又はスクシンイミジルカーボネートが用いられる。特に、前記非ペプチド性重合体が両末端に反応アルデヒド基の反応基を有する場合、非特異的反応を最小限に抑え、非ペプチド性重合体の両末端が生理活性ポリペプチド及び免疫グロブリンとそれぞれ結合するのに効果的である。アルデヒド結合による還元性アルキル化で生成された最終産物は、アミド結合により結合されたものよりはるかに安定している。アルデヒド反応基は、低いｐＨではＮ末端に選択的に反応し、高いｐＨ、例えばｐＨ９．０の条件ではリジン残基と共有結合を形成することができる。前記非ペプチド性重合体であるリンカーの両末端反応基は、同じものであってもよく、異なるものであってもよい。例えば、一末端にはマレイミド基、他の末端にはアルデヒド基、プロピオンアルデヒド基、又はブチルアルデヒド基を有してもよい。両末端にヒドロキシ反応基を有するポリエチレングリコールを非ペプチド性重合体として用いる場合、公知の化学反応により前記ヒドロキシル基を前述した様々な反応基として活性化してもよく、商業的に入手可能な修飾された反応基を有するポリエチレングリコールを用いて本発明の持続型インスリン結合体を製造してもよい。
前記非ペプチド性重合体は、インスリンのβ鎖Ｎ末端に結合された態様であることが好ましい。
本発明のインスリンは、非ペプチド性重合体で修飾された形態であってもよい。
実際に、低血糖を予防し、薬物持続時間を改善するためのＰＥＧ(ポリエチレングリコール)修飾は、生理活性ポリペプチドの力価を大きく減少させる。しかしながら、これらの欠点は、免疫グロブリンフラグメントを用いた持続性インスリン結合体の開発においては利点となる。よって、ＰＥＧ修飾されたインスリンを非ペプチド性重合体により免疫グロブリンＦｃ領域に結合させることができる。インスリンの改質に用いられる非ペプチド性重合体の種類としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール−プロピレングリコール共重合体、ポリオキシエチル化ポリオール、ポリビニルアルコール、ポリサッカライド、デキストラン、ポリビニルエチルエーテル、生分解性高分子、脂質重合体、キチン類、ヒアルロン酸及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるものが挙げられ、ポリエチレングリコールであることが好ましい。前記ＰＥＧ修飾されたインスリンにおいて、ＰＥＧの修飾は、ＰＥＧがインスリンのα鎖Ｎ末端又はβ鎖の特定のリジン残基に選択的に結合することを特徴とする。前記インスリンを修飾するＰＥＧは、末端にアルデヒド及びスクシニル反応基を含むことが好ましく、スクシン反応基を含むＰＥＧであることがより好ましい。
本発明の持続型インスリン結合体の詳細な製造方法及び効果は、上記特許文献４、５、６に記載されている。本発明の一実施例においては、免疫グロブリンＦｃ領域のＮ末端でモノペグ化し、次いでそれをインスリンのβ鎖１位のフェニルアラニンに修飾して持続型インスリン結合体を製造した(実施例１)。
本発明における「持続型インスリン分泌ペプチド結合体」とは、インスリン分泌ペプチドが免疫グロブリンＦｃ領域に非ペプチド性リンカーを介して結合されたものを意味する。
本発明における「インスリン分泌ペプチド」とは、インスリン分泌機能を有するペプチドを意味し、膵臓β細胞のインスリンの合成又は発現を刺激することができる。前記インスリン分泌ペプチドは、ＧＬＰ(グルカゴン様ペプチド-)−１、エキセンジン−３、又はエキセンジン−４が好ましいが、これらに限定されるものではない。前記インスリン分泌ペプチドには、天然インスリン分泌ペプチドだけでなく、その前駆物質、アゴニスト、誘導体、それらのフラグメント、それらの変異体などが含まれる。
本発明のインスリン分泌ペプチド誘導体には、インスリン分泌ペプチドのＮ末端アミノ(又はアミン)基を欠失した誘導体(デスアミノ-ヒスチジル誘導体)、アミノ基をヒドロキシ基に置換した誘導体(β-ヒドロキシイミダゾプロオピニオル誘導体)、アミノ基を２つのメチル残基で修飾した誘導体(ジメチル−ヒスチジル誘導体)、Ｎ末端のアミノ基をカルボキシ基に置換した誘導体(β−カルボキシイミダゾプロピオニル誘導体)、Ｎ末端ヒスチジン残基のα炭素を欠失してイミダゾアセチル基のみ残し、アミノ基の正電荷を欠失した誘導体(イミダゾアセチル誘導体)などが含まれ、他の形態にＮ末端のアミノ基が変異した誘導体も、本発明に含まれる。
本発明におけるインスリン分泌ペプチド誘導体は、エキセンジン−４のＮ末端のアミノ基又はアミノ酸残基を化学的に変異させた誘導体であることが好ましく、エキセンジン−４のＮ末端１位のアミノ酸であるヒスチジン残基のα炭素に存在するαアミノ基又はα炭素を置換又は欠失したエキセンジン−４誘導体であることがより好ましい。Ｎ末端アミノ基を欠失したデスアミノ−ヒスチジル−エキセンジン−４(ＤＡ−エキセンジン−４)、ヒドロキシ基又はカルボキシ基に置換したβ−ヒドロキシイミダゾプロピオニル−エキセンジン−４ＨＹ−エキセンジン−４)、アミノ基をカルボキシ基に置換したβ−カルボキシイミダゾプロピル−エキセンジン−４ＣＸ−エキセンジン−４)、アミノ基を２つのメチル残基で修飾したジメチル−ヒスチジル−エキセンジン−４(ＤＭ−エキセンジン−４)、又はＮ末端ヒスチジン残基のα炭素を欠失したイミダゾアセチル−エキセンジン−４(ＣＡ−エキセンジン−４)であることがさらに好ましい。
ＧＬＰ−１は、小腸から分泌されるホルモンであり、一般にインスリン生合成及び分泌を促進し、グルカゴン分泌を抑制し、細胞内へのグルコース取り込みを促進する。小腸において、グルカゴン前駆体はグルカゴン、ＧＬＰ−１、ＧＬＰ−２の３つのペプチドに分解される。ここで、ＧＬＰ−１とは、ＧＬＰ−１(１−３７)を意味し、インスリン分泌機能のない形態であるが、ＧＬＰ−１(７−３７)を処理して活性型ＧＬＰ−１(７−３７)となる。ＧＬＰ−１(７−３７)のアミノ酸配列は次の通りである。
ＧＬＰ−１(７−３７)：ＨＡＥＧＴ ＦＴＳＤＶ ＳＳＹＬＥ ＧＱＡＡＫ ＥＦＩＡＷ ＬＶＫＧＲ Ｇ(配列番号３)
本発明における「ＧＬＰ−１誘導体」とは、ＧＬＰ−１と比較して、少なくとも８０％のアミノ酸配列相同性を有するものであり、化学的に修飾された形態であってもよく、インスリン分泌機能が少なくとも同等又はそれ以上であるペプチドを意味する。
本発明における「ＧＬＰ−１フラグメント」とは、天然ＧＬＰ−１のＮ末端又はＣ末端に１つ以上のアミノ酸が付加又は欠失された形態を意味し、付加されるアミノ酸は天然に存在しないアミノ酸(例えば、Ｄ型アミノ酸)であってもよい。
本発明における「ＧＬＰ−１変異体」とは、天然ＧＬＰ−１とアミノ酸配列が少なくとも１つ異なるペプチドであり、インスリン分泌機能を有するペプチドを意味する。
エキセンジン−３とエキセンジン−４は、ＧＬＰ−１と５３％のアミノ酸配列類似性を有する３９個のアミノ酸からなるインスリン分泌ペプチドであり、エキセンジン−３とエキセンジン−４のアミノ酸配列は次の通りである。
エキセンジン−３：ＨＳＤＧＴ ＦＴＳＤＬ ＳＫＱＭＥ ＥＥＡＶＲ ＬＦＩＥＷ ＬＫＮＧＧ ＰＳＳＧＡ ＰＰＰＳ(配列番号４)
エキセンジン−４：ＨＧＥＧＴ ＦＴＳＤＬ ＳＫＱＭＥ ＥＥＡＶＲ ＬＦＩＥＷ ＬＫＮＧＧ ＰＳＳＧＡ ＰＰＰＳ(配列番号５)
本発明における「エキセンジンアゴニスト」とは、エキセンジンの生体内受容体に結合してエキセンジンと同一の生物学的活性を示す物質を意味する。また、「エキセンジン誘導体」とは、天然エキセンジンと比較して、少なくとも８０％のアミノ酸配列相同性を有し、アミノ酸残基の一部の基が化学的に置換(例えば、α-メチル化、α-ヒドロキシル化)、欠失(例えば、脱アミノ化)、又は修飾(例えば、N-メチル化)された形態であり、インスリン分泌機能を有するペプチドを意味する。
本発明における「エキセンジンフラグメント」とは、天然エキセンジンのＮ末端又はＣ末端に１つ以上のアミノ酸が付加又は欠失された形態を意味し、付加されるアミノ酸は天然に存在しないアミノ酸(例えば、Ｄ型アミノ酸)であってもよく、このようなエキセンジンフラグメントはインスリン分泌機能を有する。
本発明における「エキセンジン変異体」とは、天然エキセンジンとアミノ酸配列が少なくとも１つ異なるペプチドであり、インスリン分泌機能を有するペプチドを意味し、前記エキセンジン変異体には、エキセンジン−４の１２位のアミノ酸であるリジンがセリン又はアルギニンに置換されたペプチドが含まれる。
エキセンジンのアゴニスト、誘導体、フラグメント及び変異体においてそれぞれ用いる製造方法は、独立して用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。例えば、アミノ酸配列が少なくとも１つ異なり、Ｎ末端アミノ酸残基が脱アミノ化されたインスリン分泌ペプチドも含まれる。
本発明の一実施例に用いられる天然インスリン分泌ペプチドと修飾されたインスリン分泌ペプチドは、固相合成法で合成したものであってもよく、天然インスリン分泌ペプチドを含むほとんどの天然ペプチドは組換え法でも製造することができる。
本発明に用いられる持続型インスリン分泌ペプチド結合体は、インスリン分泌ペプチドと免疫グロブリンＦｃなどの免疫グロブリンフラグメントを、非ペプチド性リンカーを介して結合した態様を意味する。前記非ペプチド性リンカーについては前述した通りである。前記持続型インスリン分泌ペプチド結合体は、持続型インスリン結合体のように免疫グロブリンフラグメントを用いた結合体であり、インスリン合成及び分泌促進、食欲抑制、体重減少、β細胞血中グルコース感度増加、β細胞増殖促進、胃排出遅延、グルカゴン抑制などの従来のインスリン分泌ペプチドの生体内活性が維持されるだけでなく、インスリン分泌ペプチドの血中半減期及びそれによる前記ペプチドの生体内効力持続効果が画期的に増加する。よって、糖尿及び肥満の治療に有用である。
持続型分泌ペプチド結合体の種類及び製造方法は、上記特許文献３、７、８に詳細に記載されている。
本発明の一実施例においては、イミダゾアセチル−エキセンジン−４(ＣＡ−エキセンジン−４)のリジン(Lys)をＰＥＧで修飾し、ＰＥＧ修飾されたエキセンジン−４を免疫グロブリンＦｃに結合して持続型エキセンジン−４結合体を製造した(実施例２)。
本発明に用いられるインスリン及びインスリン分泌ペプチドは、担体物質と非ペプチド性重合体をリンカーとして用いて結合される。本発明に用いられる担体物質は、免疫グロブリンＦｃ領域、アルブミン、トランスフェリン及びＰＥＧからなる群から選択されるものであり、免疫グロブリンＦｃ領域であることが好ましい。
本発明の前記持続性インスリン結合体及びインスリン分泌ペプチド結合体は、それぞれインスリン及びインスリン分泌ペプチドが免疫グロブリンＦｃ領域に非ペプチド性リンカーを介して結合された形態であるので、持続性及び安全性を示す。本発明における免疫グロブリンＦｃは、免疫グロブリンフラグメントと混用される。
また、免疫グロブリンＦｃ領域は、免疫グロブリン分子全体に比べて相対的に分子量が小さいので、結合体の製造、精製及び収率の面で有利である。アミノ酸配列が抗体ごとに異なり、高い非均質性を示すＦａｂ部分が欠失されることにより、Ｆｃフラグメントにおける物質の同質性が大幅に増加し、血中抗原性の誘発可能性が低くなるという効果も期待することができる。
本発明における「免疫グロブリンＦｃ領域」とは、免疫グロブリンの重鎖と軽鎖の可変領域、重鎖定常領域１(ＣＨ１)及び軽鎖定常領域(ＣＬ１)を除いたものであり、重鎖定常領域２(ＣＨ２)及び重鎖定常領域３(ＣＨ３)部分を意味し、重鎖定常領域にヒンジ部分を含むこともある。また、本発明の免疫グロブリンＦｃ領域は、天然のものと実質的に同等又は向上した効果を有するものであれば、免疫グロブリンの重鎖と軽鎖の可変領域を除き、一部又は全部の重鎖定常領域１(ＣＨ１)及び／又は軽鎖定常領域１(ＣＬ１)を含む拡張されたＦｃ領域であってもよい。また、免疫グロブリンＦｃ領域は、ＣＨ２及び／又はＣＨ３に相当する非常に長い一部のアミノ酸配列が欠失された領域の場合であってもよい。すなわち、本発明の免疫グロブリンＦｃ領域は、１)ＣＨ１ドメイン、ＣＨ２ドメイン、ＣＨ３ドメイン及びＣＨ４ドメイン、２)ＣＨ１ドメイン及びＣＨ２ドメイン、３)ＣＨ１ドメイン及びＣＨ３ドメイン、４)ＣＨ２ドメイン及びＣＨ３ドメイン、５)１つ以上のドメインと免疫グロブリンヒンジ領域(又はヒンジ領域の一部)との組み合わせ、６)重鎖定常領域の各ドメインと軽鎖定常領域の二量体であってもよい。
また、本発明の免疫グロブリンＦｃ領域には、天然アミノ酸配列だけでなく、その配列誘導体も含まれる。アミノ酸配列誘導体とは、天然アミノ酸配列中の少なくとも１つのアミノ酸残基が欠失、挿入、非保存的もしくは保存的置換、又はそれらの組み合わせにより天然アミノ酸配列と異なる配列を有するものを意味する。例えば、ＩｇＧ Ｆｃの場合、結合に重要であることが知られている２１４〜２３８、２９７〜２９９、３１８〜３２２又は３２７〜３３１位のアミノ酸残基が修飾に適した部位として用いられる。
また、ジスルフィド結合を形成する部位が欠失された誘導体、天然ＦｃからＮ末端のいくつかのアミノ酸が欠失された誘導体、天然ＦｃのＮ末端にメチオニン残基が付加された誘導体など、様々な種類の誘導体が用いられる。また、エフェクター機能をなくすために、補体結合部位、例えばＣ１ｑ結合部位が欠失されてもよく、ＡＤＣＣ (抗体依存性細胞媒介性細胞毒性)部位が欠失されてもよい。このような免疫グロブリンＦｃ領域の配列誘導体を製造する技術は、上記特許文献９、１０などに開示されている。
分子の活性を全体的に変化させないタンパク質及びペプチドにおけるアミノ酸交換は、当該分野において既知である(非特許文献１)。最も一般的な交換は、アミノ酸残基Ａｌａ／Ｓｅｒ、Ｖａｌ／Ｉｌｅ、Ａｓｐ／Ｇｌｕ、Ｔｈｒ／Ｓｅｒ、Ａｌａ／Ｇｌｙ、Ａｌａ／Ｔｈｒ、Ｓｅｒ／Ａｓｎ、Ａｌａ／Ｖａｌ、Ｓｅｒ／Ｇｌｙ、Ｔｈｙ／Ｐｈｅ、Ａｌａ／Ｐｒｏ、Ｌｙｓ／Ａｒｇ、Ａｓｐ／Ａｓｎ、Ｌｅｕ／Ｉｌｅ、Ｌｅｕ／Ｖａｌ、Ａｌａ／Ｇｌｕ、Ａｓｐ／Ｇｌｙ間の交換である。場合によっては、リン酸化、硫酸化、アクリル化、グリコシル化、メチル化、ファルネシル化、アセチル化、アミド化などにより修飾されてもよい。
前述したＦｃ誘導体は、本発明のＦｃ領域と同じ生物学的活性を示すか、又はＦｃ領域の熱ｐＨなどにおける構造的安定性を増大させた誘導体である。
また、このようなＦｃ領域は、ヒト、ウシ、ヤギ、ブタ、マウス、ウサギ、ハムスター、ラット、モルモットなどの動物の生体内から分離した天然型から得てもよく、形質転換された動物細胞もしくは微生物から得られた組換え型又はその誘導体であってもよい。ここで、Ｆｃ領域は、正常な免疫グロブリンをヒト又は動物の生体から分離し、その後タンパク質分解酵素で処理して天然型免疫グロブリンから得ることができる。パパインで処理するとＦａｂ及びＦｃ領域に切断され、ペプシンで処理するとｐＦ’ｃ及びＦ(ａｂ)２フラグメントに切断される。これらは、サイズ排除クロマトグラフィーなどを用いてＦｃ又はｐＦ’ｃを分離することができる。ヒト由来のＦｃ領域、微生物から得られた組換え型免疫グロブリンＦｃ領域であることが好ましい。
また、免疫グロブリンＦｃ領域は、天然型糖鎖、天然型に比べて増加した糖鎖、天然型に比べて減少した糖鎖を有する形態、又は糖鎖が欠失された形態であってもよい。このような免疫グロブリンＦｃ糖鎖の増減又は欠失には、化学的方法、酵素学的方法、微生物を用いた遺伝子工学的方法などの通常の方法が用いられる。糖鎖が欠失された免疫グロブリンＦｃ領域は、補体を構成するＣ１のＣ１ｑ部分との結合力が著しく低下し、抗体依存性細胞毒性又は補体依存性細胞毒性が低下又は除去されるので、生体内で不要な免疫反応を誘発しない。このようなことから、脱グリコシル化又は非グリコシル化された形態の免疫グロブリンＦｃ領域は、薬物の担体として本発明の目的に適する。本発明における「脱グリコシル化」とは、ＦＣ領域から糖の一部分を酵素で欠失することを意味し、「非グリコシル化」とは、ＦＣ領域が原核生物、好ましくは大腸菌からグリコシル化されていない形態で生産されることを意味する。
一方、免疫グロブリンＦｃ領域は、ヒト起源、又はウシ、ヤギ、ブタ、マウス、ウサギ、ハムスター、ラット、モルモットなどの動物起源であり、ヒト起源であることが好ましい。
また、免疫グロブリンＦｃ領域は、ＩｇＧ、ＩｇＡ、ＩｇＤ、ＩｇＥ、ＩｇＭに由来するか、又はそれらの組み合わせもしくはそれらのハイブリッドにより生産されたＦｃ領域であってもよい。ヒト血液に最も豊富なＩｇＧ又はＩｇＭに由来するものであることが好ましく、リガンド結合タンパク質の半減期を向上させることが知られているＩｇＧに由来するものであることが最も好ましい。
一方、本発明における「組み合わせ」とは、二量体又は多量体を形成する際に、同一起源の単鎖免疫グロブリンＦｃ領域をコードするポリペプチドが異なる起源の単鎖ポリペプチドに結合することを意味する。すなわち、ＩｇＧ Ｆｃ、ＩｇＡ Ｆｃ、ＩｇＭ Ｆｃ、ＩｇＤ Ｆｃ及びＩｇＥ Ｆｃフラグメントからなる群から選択される少なくとも２つのフラグメントから二量体又は多量体を製造することができる。
本発明における「ハイブリッド」とは、単鎖免疫グロブリンＦｃ領域内に、少なくとも２つの異なる起源の免疫グロブリンＦｃ領域に相当する塩基配列が存在することを意味する。本発明においては、様々な形態のハイブリッドが可能である。すなわち、ハイブリッドドメインは、ＩｇＧ Ｆｃ、ＩｇＭ Ｆｃ、ＩｇＡ Ｆｃ、ＩｇＥ Ｆｃ及びＩｇＤ ＦｃのＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３及びＣＨ４からなる群から選択される１つ〜４つのドメインで構成することができ、ヒンジ領域を含んでもよい。
一方、ＩｇＧも、ＩｇＧ１、ＩｇＧ２、ＩｇＧ３及びＩｇＧ４のサブクラスに分けられ、本発明においては、それらの組み合わせ又はそれらのハイブリッド化も可能である。それはＩｇＧ２及びＩｇＧ４サブクラスであることが好ましく、補体依存性細胞毒性(CDC)などのエフェクター機能のほとんどがないＩｇＧ４のＦｃ領域であることが最も好ましい。
すなわち、本発明の薬物の担体として最も好ましい免疫グロブリンＦｃ領域は、ヒトＩｇＧ４由来の非グリコシル化されたＦｃ領域である。ヒト由来のＦｃ領域は、ヒト生体において抗原として作用し、それに対する新規な抗体を生成するなどの好ましくない免疫反応を起こす非ヒト由来のＦｃ領域に比べて好ましい。
本発明の前記組成物は、持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体を併用投与することを特徴とする。
本発明の前記持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体を併用投与すると、前記持続型インスリン結合体はインスリン受容体に、持続型インスリン分泌ペプチド結合体はグルカゴン様ペプチド−１受容体に同時に作用し、それぞれ別に投与する場合より血中糖濃度を下げ、安定した変化推移を示す。また、前記結合体を併用投与すると、インスリン単独投与において生じ得る低血糖のリスクを低減することができ、体重を減少させる効果があり、インスリン分泌ペプチドにより全インスリン投与量を低減することができる。また、エキセンジン−４のようなインスリン分泌ペプチドの用量を低減することができるので、エキセンジン−４の単独治療において生じ得る吐き気、嘔吐などの副作用を低減できるという利点がある。持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体の使用は、血中半減期及び生体内効力持続効果の画期的な増加により、毎日投与しなければならない慢性患者への投与回数を減少させることができるので、患者の生活の質を向上させることができるという大きな利点がある。よって、糖尿病の治療に非常に有用である。また、本発明の薬学的組成物は、生体内持続性及び力価に優れ、併用投与法を用いるので用量を著しく減少させることができる。
持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体は、それぞれ同時、順次又は逆順に投与することができ、適切な有効量の組み合わせで同時に投与することができる。また、持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体をそれぞれ別の容器に保管し、その後同時、順次又は逆順に併用投与することが好ましい。
また、本発明の併用投与用の構成は、持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体が、１つの容器に含まれる糖尿病治療用キットの形態であってもよく、それぞれ別の容器に保管された糖尿病治療用キットの形態であってもよい。これらのキットは、薬学的に許容される担体、及びキットの使用のための説明書を含んでもよい。
本発明の一実施例によれば、ＳＴＺ(ストレプトゾトシン)により誘導された糖尿病マウスに、持続型インスリン結合体と持続型エキセンジン−４結合体を併用投与し、その後血糖の変化を測定した。その結果、前記結合体を併用投与すると、単独投与した場合より、安定した血糖変化の推移を示すことが確認された(図１)。また、２型糖尿病モデルマウスに持続型インスリン結合体と持続型エキセンジン−４結合体を週１回ずつ併用投与し、投与前後の空腹時血糖値の差を比較した。その結果、前記結合体をそれぞれ別に投与した場合に比べて、血糖改善効果に優れていた(図２)。また、インスリン投与による体重増加も現れなかったが、これは併用投与がインスリンによる体重増加の副作用を減少させることを示すものである(図３)。
本発明における「糖尿病」とは、インスリンの分泌量が不足したり、正常な機能が行われないなどの代謝疾患を意味する。本発明の組成物を個体に併用投与することにより、血糖を調節して糖尿病を治療することができる。
本発明における「予防」とは、本発明の組成物の併用投与により糖尿病を防止したり、遅延させるあらゆる行為を意味し、「治療」とは、本発明の組成物の併用投与により糖尿病の症状が好転又は有利に変化するあらゆる行為を意味する。前記糖尿病の治療は、糖尿病が発生し得る任意の哺乳動物に適用することができ、その例としてヒト及び霊長類だけでなく、ウシ、ブタ、ヒツジ、ウマ、イヌ、ネコなどの家畜が制限なく含まれるが、ヒトであることが好ましい。
本発明における「投与」とは、所定の適切な方法で患者に所定の物質を導入することを意味する。前記組成物の投与経路は、薬物が標的組織に送達されるものであれば、いかなる一般的な経路を介して投与してもよい。腹腔内投与、静脈内投与、筋肉内投与、皮下投与、皮内投与、経口投与、局所投与、鼻腔内投与、肺内投与、直腸内投与などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。しかし、経口投与の場合はペプチドが消化されるので、経口投与用組成物は、活性薬剤をコーティングしたり、胃での分解から保護されるように製剤化することが好ましい。多量体は注射剤の形態で投与することが好ましい。また、前記薬学的組成物は、活性物質を標的細胞に送達することのできる任意の装置により投与することができる。
また、本発明の薬学的組成物は、治療する疾患、投与経路、患者の年齢、性別及び体重、疾患の重症度などの様々な関連因子と共に、活性成分である薬物の種類により決定される。
また、本発明の薬学的組成物は、薬学的に許容される担体を含んでもよい。本発明における「薬学的に許容される担体」とは、生物を刺激せず、投与化合物の生物学的活性及び特性を阻害しない担体又は希釈剤を意味する。経口投与の場合は、薬学的に許容される担体として、結合剤、潤滑剤、崩壊剤、賦形剤、可溶化剤、分散剤、安定化剤、懸濁化剤、色素、香料などを用いることができる。注射剤の場合は、薬学的に許容される担体として、緩衝剤、保存剤、無痛化剤、可溶化剤、等張化剤、安定化剤などを混合して用いることができる。局所投与の場合は、薬学的に許容される担体として、基剤、賦形剤、潤滑剤、保存剤などを用いることができる。本発明の薬学的組成物の剤形は、前述したような薬学的に許容される担体と混合して、様々な形態に製造することができる。例えば、経口投与の場合、薬学的組成物は、錠剤、トローチ剤、カプセル剤、エリキシル剤、懸濁剤、シロップ剤、ウエハー剤などの形態に製造することができる。注射剤の場合、薬学的組成物は、使い捨てアンプル又は複数回投薬形態に製造することができる。また、薬学的組成物は、その他、溶液、懸濁液、錠剤、丸薬、カプセル剤、徐放型製剤などに剤形化することができる。
一方、薬学的剤形に適する担体、賦形剤及び希釈剤としては、ラクトース、グルコース、スクロース、ソルビトール、マンニトール、キシリトール、エリトリトール、マルチトール、澱粉、アカシア、アルギネート、ゼラチン、リン酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、セルロース、メチルセルロース、微晶質セルロース、ポリビニルピロリドン、水、メチルヒドロキシベンゾエート、プロピルヒドロキシベンゾエート、タルク、ステアリン酸マグネシウム、鉱物油などを用いることができる。また、薬学的剤形は、充填剤、抗凝集剤、潤滑剤、湿潤剤、香料、防腐剤などをさらに含んでもよい。
本発明の他の実施様態は、前記持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体を含む組成物を糖尿病が発病しているか、又は発病する可能性のある個体に投与する工程を含む糖尿病予防又は治療方法を提供する。
前記投与する工程は、持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体を併用投与することにより行うことができ、これらに限定されるものではないが、それぞれ同時、順次又は逆順に投与することができ、適切な有効量の組み合わせで同時に投与することができる。
持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチドの両方を含む本発明の組成物は、週１回の投与でも血糖を著しく低減させ、体重増加の副作用をもたらさないので、糖尿病予防又は治療に用いることができる。
本発明のさらに他の実施様態は、持続型インスリン結合体及びインスリン分泌ペプチドを含む糖尿病予防又は治療用薬学的組成物を提供する。
前記持続型インスリン結合体及びインスリン分泌ペプチドについては前述した通りである。前記持続型インスリン結合体は、ＧＬＰ−１アゴニスト (例えば、エキセナチド、リラグルチド、リキシセナチド)などのインスリン分泌ペプチドと併用投与することができる。
本発明のさらに他の実施様態は、インスリン及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体を含む糖尿病予防又は治療用薬学的組成物を提供する。
前記インスリン及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体については前述した通りである。前記持続型インスリン分泌ペプチド結合体は、天然インスリン、インスリン誘導体、基礎インスリンなどのインスリンと併用投与することができる。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。これらは本発明の一例を示すものであり、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例１：持続型インスリン結合体の製造
５ｋのＰｒｏｐｉｏｎＡＬＤ(３)ＰＥＧ(プロピオンアルデヒド基を３つ有するＰＥＧ，ＮＯＦ，日本)と、免疫グロブリンＦｃ領域のＮ末端をペグ化するために、免疫グロブリンＦｃ領域とＰＥＧのモル比を１：２、免疫グロブリンＦｃ濃度を１０ｍｇ／ｍLとし、４℃で４．５時間反応させた。ここで、反応は１００ｍＭのリン酸カリウム(ｐＨ６．０)で行い、還元剤である２０ｍＭのＳＣＢ(ＮａＣＮＢＨ３)を添加して反応させた。Ｓｏｕｒｃｅ １５Ｑ(GE Healthcare)精製カラムを用いて反応液から、モノペグ化免疫グロブリンＦｃを精製した。
インスリンのβ鎖１位のフェニルアラニン(Ｂ１Ｆ)が９０％以上修飾されたインスリン−ＰＥＧ−免疫グロブリンＦｃ結合体を製造するために、上記方法で製造されたモノペグ化免疫グロブリンＦｃとインスリンのモル比を４：１、全タンパク質濃度を２０ｍｇ／ｍＬとし、４℃で２０時間反応させた。反応は１００ｍＭのリン酸カリウム(ｐＨ６．０)で行い、還元剤である２０ｍＭのＳＣＢを添加した。反応終了後に、Ｓｏｕｒｃｅ １５Ｑ精製カラムを用いて反応液を１次精製した。その後、Ｓｏｕｒｃｅ １５ＩＳＯ精製カラムで２次精製を行ってインスリン−ＰＥＧ−免疫グロブリンＦｃ結合体を得た。
実施例２：持続型エキセンジン−４結合体の製造
イミダゾ−アセチルエキセンジン−４(ＣＡエキセンジン−４，ＡＰ，米国)を用いて、３．４ｋのＰｒｏｐｉｏｎＡＬＤ(２)ＰＥＧをＣＡエキセンジン−４のＬｙｓと反応させた。２つのＬｙｓ異性体ピークのうち反応が進んでＮ末端の異性体と明確に区分される最後の異性体ピーク(Ｌｙｓ２７位の異性体)を用いて、カップリング反応を行った。
ペプチドと免疫グロブリンＦｃのモル比を１：８、全タンパク質濃度を６０ｍｇ／ｍＬとし、４℃で２０時間反応させた。反応は１００ｍＭのＫ−Ｐ(ｐＨ６．０)で行い、還元剤である２０ｍＭのＳＣＢを添加した。カップリング反応液を２つの精製カラムで精製した。まず、カップリング反応に関与しない多量の免疫グロブリンＦｃを欠失するために、ＳＯＵＲＣＥ Ｑ(ＸＫ−１６ｍＬ，アマシャムバイオサイエンス)を用いた。２０ｍＭのトリス(ｐＨ７．５)において、１ＭのＮａＣｌを用いて塩勾配を与えると、相対的に結合力が弱い免疫グロブリンＦｃが先に溶出し、次いでエキセンジン−４−免疫グロブリンＦｃが溶出する。１次精製によりある程度の免疫グロブリンＦｃが欠失されるが、イオン交換カラムにおける免疫グロブリンＦｃとエキセンジン−４−免疫グロブリンＦｃの結合力の差が大きくないので、完全には分離しなかった。よって、両物質の疎水性を利用して２次精製した。ＳＯＵＲＣＥ ＩＳＯ(ＨＲ１６ｍＬ，アマシャムバイオサイエンス)に２０ｍＭのトリス(ｐＨ７．５)及び１．５Ｍの硫酸アンモニウムを用いて１次精製した試料を結合させ、徐々に硫酸アンモニウム濃度を低くして試料を溶出させた。ＨＩＣカラムに結合力が弱い免疫グロブリンＦｃが先に溶出し、結合力が強いエキセンジン−４−免疫グロブリンＦｃ試料が後で溶出した。これらの疎水性の差が大きいので、イオン交換カラムよりはるかに分離が容易であった。
カラム：ＳＯＵＲＣＥ Ｑ(ＸＫ１６ｍＬ，アマシャムバイオサイエンス)
流速：２．０ｍＬ／分
勾配：Ａ０→２５％７０分Ｂ(Ａ：２０ｍＭのトリス(ｐＨ７．５)，Ｂ：Ａ＋１ＭのＮａＣｌ)
カラム：ＳＯＵＲＣＥ ＩＳＯ(ＨＲ１６ｍＬ，アマシャムバイオサイエンス)
流速：７．０ｍＬ／分
勾配：Ｂ１００→０％６０分Ｂ(Ａ：２０ｍＭのトリス(ｐＨ７．５)，Ｂ：Ａ＋１．５Ｍの硫酸アンモニウム)
実施例３：持続型インスリン結合体及び持続型エキセンジン−４結合体の併用投与がＳＴＺ誘導糖尿病に及ぼす効力の確認
実施例１及び２で製造した持続型インスリン結合体と持続型エキセンジン−４結合体とを含む組成物の投与、又は持続型インスリン結合体と持続型エキセンジン−４結合体の併用投与による生体内(in vivo)効力を測定するために、ＳＴＺにより糖尿病を誘導したマウスを用いて血糖値の変化を確認した。
１６時間絶食させた７週齢のＣ５７ＢＬ／６マウスに、１０ｍＭのクエン酸緩衝液(，ｐＨ４．５)に溶解したＳＴＺ(５０ｍｇ／ｋｇ，１ｍｇ／ｍＬ)を５日間連続腹腔投与して糖尿病を誘発した。微静脈から２６Ｇ注射器で得た１〜２滴の血液を用いて、２日後の血糖値を血糖分析器(ワンタッチウルトラ、米国ライフスキャン社)で測定した。測定された血糖値に基づいて糖尿が誘発されたか否かを判断した(３５０〜６００ｍｇ／ｍＬ)。糖尿病が誘導されたマウスを血糖値に応じて１群当たり５匹ずつ、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４及びＧ５の５つの群に分けた。
前記群を、何も投与しない対照群、持続型エキセンジン−４結合体(５ｍｃｇ／ｋｇ)を投与した群、持続型インスリン結合体(１００ｍｃｇ／ｋｇ)を投与した群、持続型エキセンジン−４結合体(５ｍｃｇ／ｋｇ)及び持続型インスリン結合体(５０ｍｃｇ／ｋｇ)を投与した群、持続型エキセンジン−４結合体(５ｍｃｇ／ｋｇ)及び持続型インスリン結合体(１００ｍｃｇ／ｋｇ)を投与した群に分けた。そして、上記試験物質の投与後に、前記各群に対して毎日血糖の変化を測定した。
その結果、持続型インスリン結合体と持続型エキセンジン−４結合体の併用投与群で血糖値の変化が安定しており、持続的な降下を示した(図１)。これは、持続型エキセンジン−４結合体又は持続型インスリン結合体をそれぞれ投与した群に比べて血糖値が著しく低下した結果であった。
本発明の持続型インスリン結合体と持続型エキセンジン−４結合体を併用投与すると、安定的かつ持続的な血糖値の減少効果により、単回投与用量を画期的に減少させることができ、これは吐き気や嘔吐などのエキセンジン−４の副作用を改善し、インスリン投与による体重増加現象を緩和できることを示唆するものである。
実施例４：持続型インスリン結合体と持続型エキセンジン−４結合体の併用投与による空腹時血糖値変化(白三角ＦＢＧ)及び体重変化(白三角ＢＷ)の確認
実施例１及び２で製造した持続型インスリン結合体と持続型エキセンジン−４結合体とを含む組成物の投与、又は持続型インスリン結合体と持続型エキセンジン−４結合体の併用投与による生体内(in vivo)効力を測定するために、２型糖尿病モデルマウスであるｄｂ／ｄｂマウスにおける血糖値改善効果及び体重増加抑制効果を比較した。
２型糖尿病モデルのｄｂ／ｄｂマウスを、持続型インスリン結合体と持続型エキセンジン−４結合体をそれぞれ投与する単独投与群と併用投与群に分けた。単独投与群には、持続型インスリン結合体と持続型エキセンジン−４結合体を、それぞれ４３０ｎｍｏｌ／ｋｇと２．３ｎｍｏｌ／ｋｇの量で週１回ずつ皮下投与した。併用投与群には、１０８ｎｍｏｌ／ｋｇと２１６ｎｍｏｌ／ｋｇの持続型インスリン結合体を持続型エキセンジン−４結合体２．３ｎｍｏｌ／ｋｇと併用して週１回ずつ皮下投与した。試験は２８日間行い、最初の薬物投与前と最終試験日に試験動物を８時間絶食させて測定した空腹時血糖値の差(白三角ＦＢＧ)と、投与前と最終試験日の体重変化値(白三角ＢＷ)を最終測定項目として測定及び計算した。
白三角ＦＢＧと白三角ＢＷを測定した結果、週１回持続型インスリン結合体と持続型エキセンジン−４結合体を併用投与した群は、持続型インスリン結合体単独投与群に比べて、１／４のインスリン用量(１０８ｎｍｏｌ／ｋｇ)でも優れた血糖値改善効果(図２)及び体重増加抑制効果(図３)を示した。これらの結果から、持続型インスリン結合体と持続型ＣＡエキセンジン−４結合体を併用投与すると、インスリン用量の減少による低血糖リスク減少効果や体重増加抑制効果などの利点が得られることが分かる。これらの事実は、従来は毎日投与しなければならなかったインスリン及びＧＬＰ−１アゴニストに比べて、週１回投与しても血糖減少効果が現れ、単独投与の場合より血糖調節能力に優れ、インスリン要求量を低減することによりインスリンによる低血糖リスクを減少させることができ、インスリンによる体重増加の副作用も減少させることができることを示すものである。
これらの結果は、本発明の持続型インスリン結合体及び持続型エキセンジン−４結合体の両方を含む組成物は、週１回投与しても血糖調節能力に優れ、インスリン投与による体重増加をもたらすことなく、従来のインスリンペプチド及びエキセンジン−４薬物をそれぞれ投与することにより現れていた副作用を著しく緩和できることを裏付けるものである。

Claims (20)

  1. 持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体を含む糖尿病予防又は治療用の薬学的組成物であって、前記持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体のそれぞれは、インスリン又はインスリン分泌ペプチドと、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール−プロピレングリコール共重合体、ポリオキシエチル化ポリオール、ポリビニルアルコール、ポリサッカライド、デキストラン、ポリビニルエチルエーテル、生分解性高分子、脂質重合体、キチン類、ヒアルロン酸及びそれらの組み合わせからなる群から選択される非ペプチド性リンカーを介して免疫グロブリンＦｃ領域を結合してなる、糖尿病予防又は治療用の薬学的組成物。
  2. 前記インスリンが、天然インスリン、基礎インスリン、天然インスリンから一部のアミノ酸が置換、付加、欠失、修飾もしくはそれらの組み合わせにより製造された変異体、インスリン誘導体又はそれらのフラグメントであることを特徴とする、請求項１に記載の組成物。
  3. 前記インスリンが、非ペプチド性重合体で修飾したものである、請求項１に記載の組成物。
  4. 前記非ペプチド性重合体が、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール−プロピレングリコール共重合体、ポリオキシエチル化ポリオール、ポリビニルアルコール、ポリサッカライド、デキストラン、ポリビニルエチルエーテル、生分解性高分子、脂質重合体、キチン類、ヒアルロン酸及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項３に記載の組成物。
  5. 前記インスリン分泌ペプチドが、ＧＬＰ−１、エキセンジン−３、エキセンジン−４、それらのアゴニスト、誘導体、フラグメント、変異体及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の組成物。
  6. 前記インスリン分泌ペプチドが、インスリン分泌ペプチドのＮ末端ヒスチジン残基を、デスアミノ−ヒスチジル、ジメチル−ヒスチジル、β−ヒドロキシイミダゾプロピオニル、４−イミダゾアセチル及びβ−カルボキシイミダゾプロピオニルからなる群から選択される物質に置換してなる、請求項１に記載の組成物。
  7. 前記インスリン分泌ペプチドが、天然エキセンジン−４、エキセンジン−４のＮ末端アミノ基が欠失されたエキセンジン−４誘導体、エキセンジン−４のＮ末端アミノ基がヒドロキシ基に置換されたエキセンジン−４誘導体、エキセンジン−４のＮ末端アミノ基がジメチル基で修飾されたエキセンジン−４誘導体、エキセンジン−４の１位のアミノ酸(ヒスチジン)のα炭素を欠失したエキセンジン−４誘導体、エキセンジン−４の１２位のアミノ酸(リジン)がセリンに置換されたエキセンジン−４変異体、及びエキセンジン−４の１２位のアミノ酸(リジン)がアルギニンに置換されたエキセンジン−４変異体からなる群から選択される、請求項１に記載の組成物。
  8. 前記免疫グロブリンＦｃ領域が非グリコシル化されてなる、請求項１に記載の組成物。
  9. 前記免疫グロブリンＦｃ領域が、ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３及びＣＨ４ドメインからなる群から選択される１〜４つドメインで構成される、請求項１に記載の組成物。
  10. 前記免疫グロブリンＦｃ領域がヒンジ領域をさらに含む、請求項１に記載の組成物。
  11. 前記免疫グロブリンＦｃ領域が、ＩｇＧ、ＩｇＡ、ＩｇＤ、ＩｇＥ又はＩｇＭに由来するＦｃ領域である、請求項１に記載の組成物。
  12. 前記免疫グロブリンＦｃ領域のそれぞれのドメインは、ＩｇＧ、ＩｇＡ、ＩｇＤ、ＩｇＥ及びＩｇＭからなる群から選択される異なる起源を有するハイブリッドドメインである、請求項１に記載の組成物。
  13. 前記免疫グロブリンＦｃ領域が、同一起源の単鎖免疫グロブリンで構成された二量体又は多量体である、請求項１に記載の組成物。
  14. 前記組成物が薬学的に許容される担体をさらに含む、請求項１に記載の組成物。
  15. 持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体が同時、順次又は逆順に併用投与されてなる、請求項１〜１４のいずれかに記載の組成物。
  16. 請求項１〜１４のいずれかの組成物を、糖尿病が発病しているか、又は発病する可能性のある個体に投与する工程を含む、糖尿病の予防又は治療方法。
  17. 前記投与する工程が、持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体を併用投与する、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記併用投与を、持続型インスリン結合体及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体を同時、順次又は逆順に投与して行う、請求項１７に記載の方法。
  19. 持続型インスリン結合体及びインスリン分泌ペプチドを含む糖尿病予防又は治療用の薬学的組成物。
  20. インスリン及び持続型インスリン分泌ペプチド結合体を含む糖尿病予防又は治療用の薬学的組成物。
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