JP2023526069A - 長時間作用アシル化インスリン化合物 - Google Patents

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Abstract

現在記載されている化合物は、I型及び/又はII型糖尿病及び/又は高血糖症の治療に関する。より具体的には、記載された化合物は、血中グルコースを低下させる長時間作用アシル化インスリン化合物、そのような化合物を含む薬学的成物、そのような化合物の治療的使用、及びアシル化インスリン化合物を作製するために使用される中間体化合物に関する。

Description

発明の詳細な説明
本発明は、糖尿病及び/又は高血糖症の治療の分野である。特に、本発明は、血中グルコースを低下させる化合物、そのような化合物を含む薬学的組成物、及びそのような化合物の治療的使用に関する。
糖尿病患者のインスリン補充療法は、理想的には、健康な個体の内因性インスリン分泌のパターンに可能な限り近いものであろう。インスリンの生理学的要求は、(a)「食事」インスリンとしても知られる、食事に関連した血中グルコース糖を処理するためにインスリンのパルスを必要とする栄養吸収段階、及び(b)「基礎」インスリンとしても知られる、空腹時血中グルコースを維持するために肝臓でのグルコース生産を調節するためのインスリンの持続的な送達を必要とする吸収後段階、の2つの段階に分けることができる。
糖尿病の人々に対する効果的なインスリン療法は、一般に、即効型の食事時の食事インスリンと、1日1回又は2回投与して、食時間の血中グルコースレベルを制御する長時間作用基礎インスリンの、2種類の外因性インスリン製剤の併用を伴う場合がある。模倣することが望ましい可能性がある内因性インスリンのうちの1つ以上の特徴には、ヒトインスリン受容体に対する結合親和性、ヒトIGF-1受容体よりもヒトインスリン受容体への優先的な結合、ヒトインスリン受容体のリン酸化、及び血中でのグルコース低下が含まれる。
望ましい外因性基礎インスリンは、長時間作用を提供する必要もある、つまり、重大な低血糖のリスクなしに、好ましくは24時間以上、最も好ましくは168時間以上にわたって血中グルコースレベルを制御する。一部の基礎インスリンの作用持続時間は24時間以上である。長時間作用プロファイルを有し、その間の有効性に著しい変動がない化合物は、夜間低血糖のリスクを低下させ、患者の低血糖のリスクを増加させることなく、毎日の投与時間の変動を大きくさせることを可能にする。したがって、毎週の投与が非常に望ましい。望ましい可能性がある外因性基礎インスリンの特徴には、血流からのクリアランス速度の低減をもたらす可能性のある受容体結合の減弱、及び/又は貯蔵寿命の延長の安定性に寄与し得る複数濃度での化学安定性、及び/又は複数回投与デバイスでの使用を可能にするであろう濃縮製剤における安定性が含まれる。
患者の糖尿病及び/又は高血糖症に対する代替治療の必要性が存在する。いくつかのアシル化インスリン化合物が知られている(例えば、米国特許第7,615,532号、米国特許第10,400,021号、US9,045,560、US9,018,161を参照されたい)が、更なる代替治療の必要性が残存する。
本発明は、糖尿病の治療、ヘモグロビンA1cの低減、及び/又は血中グルコースレベルの低減を必要とする患者においてそれらを行うのに有用な長時間作用アシル化インスリン化合物を提供する。本発明の化合物は、以下の望ましい特徴のうちのいずれかを有する:既知のアシル化インスリン(例えば、インスリンデグルデク)よりも遅いクリアランス速度、増強されたバイオアベイラビリティ、経時的にヒトにおけるより安定した薬物動態プロファイル、及び/又はインビボでの化合物の増加された作用持続時間。加えて、本発明の化合物は低い化学的分解速度を示し、これは、それらが化学的安定性を高め、かつ/又は既知のアシル化インスリンよりも長い貯蔵寿命を達成することができることを示す。
本発明は、式Iの化合物:
Figure 2023526069000001
(式中、Xは、-Lys-Gly-、-Lys-(2-[2-(2-アミノエトキシ)エトキシ]酢酸)-、及び-εLys-Gly-からなる群から選択される)、又はその薬学的に許容される塩を提供する。
したがって、式Iの化合物は、以下からなる修飾ヒトインスリンである:
A14位の天然のチロシンアミノ酸残基がグルタミン酸アミノ酸残基に変異している、配列番号1のA鎖配列、及びB16位の天然のチロシンアミノ酸残基がヒスチジンアミノ酸残基に変異しており、B25位の天然のフェニルアラニンアミノ酸残基がヒスチジンアミノ酸残基に変異しており、B30位の天然のスレオニンアミノ酸残基が欠失している、配列番号2のB鎖配列(ここで、配列番号1の6位のシステインと配列番号1の11位のシステインとの間にジスルフィド結合が存在し、配列番号1の7位のシステインと配列番号2の7位のシステインとの間にジスルフィド結合が存在し、かつ配列番号1の20位のシステインと配列番号2の19位のシステインとの間にジスルフィド結合が存在し、
B29位のリジンアミノ酸残基は、リジン側鎖のエプシロン-アミノ基とHOC-(CH18-CO-γGlu-γGlu-γGlu-Lys-Gly-、HOC-(CH18-CO-γGlu-γGlu-γGlu-Lys-(2-[2-(2-アミノエトキシ)エトキシ]酢酸)-、又はHOC-(CH18-CO-γGlu-γGlu-γGlu-εLys-Gly-とのコンジュゲーションによって化学修飾されている)、又はその薬学的に許容される塩。
本発明の好ましい実施形態によれば、Xは、-Lys-Gly-か、又はその薬学的に許容される塩である。
本発明の別の好ましい実施形態によれば、Xは、-Lys-(2-[2-(2-アミノエトキシ)エトキシ]酢酸)-、又はその薬学的に許容される塩である。
本発明の更に好ましい実施形態によれば、Xは、-εLys-Gly-、又はその薬学的に許容される塩である。
本発明のより好ましい実施形態では、Xは、-Lys-Gly-であるか、又はその薬学的に許容される塩である。
本発明の好ましい実施形態は、
Figure 2023526069000002
である化合物を提供し、これは、配列番号1のA鎖、配列番号3のB鎖(B鎖の29位のリジン側鎖のエプシロン-アミノ基は、HOC-(CH2)18-CO-γGlu-γGlu-γGlu-Lys-Gly-とコンジュゲートすることによって化学修飾される)からなる式Iの化合物、又はその薬学的に許容される塩である。
好ましくは、本発明は、
Figure 2023526069000003
である化合物を提供し、これは、配列番号1のA鎖、配列番号4のB鎖(B鎖の29位のリジン側鎖のエプシロン-アミノ基は、HOC-(CH18-CO-γGlu-γGlu-γGlu-Lys-(2-[2-(2-アミノエトキシ)エトキシ]酢酸)-とコンジュゲートすることによって化学修飾される)からなる式Iの化合物、又はその薬学的に許容される塩である。
好ましくは、本発明は、
Figure 2023526069000004
である化合物を提供し、これは、配列番号1のA鎖、配列番号5のB鎖(B鎖の29位のリジン側鎖のエプシロン-アミノ基は、HOC-(CH18-CO-γGlu-γGlu-γGlu-εLys-Gly-とコンジュゲートすることによって化学修飾される)からなる式Iの化合物、又はその薬学的に許容される塩である。
本出願の別の態様によれば、式Iの化合物又はその薬学的に許容される塩と、1つ以上の薬学的に許容される賦形剤とを含む、薬学的組成物が提供される。
本出願の別の態様は、患者のI型及び/又はII型糖尿病を治療する方法を提供し、これには、それを必要とする患者に、有効量の本発明による式Iの化合物、若しくはその薬学的に許容される塩、又は式Iの化合物を含む薬学的組成物を投与することが含まれる。
本出願の更なる態様は、患者の高血糖症を治療する方法を提供し、これには、それを必要とする患者に、有効量の本発明による式Iの化合物、若しくはその薬学的に許容される塩、又は式Iの化合物を含む薬学的組成物を投与することが含まれる。
本出願の別の態様はまた、療法に使用される式Iの化合物、又はその薬学的に許容される塩を提供する。
本出願は、糖尿病の治療及び/又は高血糖症の治療に使用される式Iの化合物、又はその薬学的に許容される塩を更に提供する。
本発明の化合物は、以下に記載する新規中間体化合物を使用して作製される。
本出願の更なる態様によれば、以下の式を有する化合物Aが提供される:
Figure 2023526069000005
本出願はまた、以下の式を有する化合物Bを提供する:
Figure 2023526069000006
本出願はまた、以下の式を有する化合物Cを提供する:
Figure 2023526069000007
本発明の別の態様は、化合物A、B、及びCのうちのいずれか1つから選択される化合物を使用して、式Iの化合物を調製するためのプロセスを提供する。
本出願の別の態様は、I型及び/若しくはII型糖尿病並びに/又は高血糖症の治療のための薬物の製造における、式Iの化合物のうちのいずれか1つ、又はその薬学的に許容される塩の使用を提供する。
本出願は更に、式Iの化合物又はその薬学的に許容される塩の調製又は製造における、化合物A、B、又はCのうちのいずれか1つの使用を提供する。
「治療」又は「治療すること」という用語は、本明細書で使用される場合、糖尿病若しくは高血糖症、又はインスリン投与がこれらの状態の症状及び合併症に対抗するか、又はそれらを緩和する目的に適応される他の状態を有する患者の管理及び看護を指す。治療される患者は動物であり、好ましくはヒトである。
本明細書で使用される場合、「有効量」は、本発明の化合物又は本発明の化合物を含む薬学的組成物の量又は用量を指し、これは、患者又は対象に単回又は複数回用量で投与されると、研究者、獣医、医師、又は他の臨床医が求めている組織、系、動物、哺乳動物、又はヒトに対して、生物学的若しくは医学的応答、又は所望の治療効果を誘発する。用量は、より高い初期負荷用量、その後でより少ない用量を含むことができる。
「患者」、「対象」、及び「個体」という用語は、本明細書では交換可能に使用され、動物を指す。好ましくは、用語はヒトを指す。ある特定の実施形態では、患者、好ましくはヒトは、血中グルコースレベルを低下させることにより恩恵を受けるであろう疾患又は障害又は状態で更に特徴付けられる。
本発明の化合物を含む薬学的組成物は、そのような治療を必要とする患者に非経口投与することができる。非経口投与は、シリンジ、任意でペン様シリンジ、又は機械駆動式注射器を用いた皮下、筋肉内又は静脈内注射によって実施することができる。あるいは、非経口投与は、注入ポンプを用いて行うことができる。
本発明の実施形態は、患者への投与、好ましくは毎週の投与に適した薬学的組成物を提供し、これには、それを必要とする患者に治療有効量の本発明の化合物及び1つ以上の薬学的に許容される賦形剤を投与することが含まれる。そのような薬学的組成物は、当該技術分野で周知である医薬品用の従来の賦形剤を使用する様々な技術のいずれかによって調製することができる(Remington’s Pharmaceutical Sciences,21st Edition,University of the Sciences in Philadelphia,Philadelphia,PA,USA(2006))。
特許請求される化合物は、糖尿病及び/又は糖尿病に関連する状態を治療するのに有用な1つ以上の追加の治療剤と同時に、別個に、又は順次組み合わせて使用することができる。特許請求される化合物と組み合わせることができる追加の治療剤の非限定的な例には、インスリン又はインスリン類似体、ビグアナイド、スルホニル尿素、チアゾリジンジオン、ジペプチジルペプチダーゼ-4(「DPP-4」)阻害剤、ナトリウム依存性グルコース輸送体(SGLT2)阻害剤、グルカゴン様ペプチド-1(GLP-1)若しくはGLP-1アナログ、胃抑制ポリペプチド(GIP)若しくはGIPアナログ、オキシントモジュリン若しくはオキシントモジュリン類似体などのインクレチン化合物、又は前述の薬剤のいずれかの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。特許請求される化合物及び追加の治療剤(複数可)は、単一の丸剤、カプセル、錠剤、若しくは注射可能な製剤などの同じ送達経路及びデバイスを介して一緒に投与されるか、あるいは別個の送達デバイス若しくは経路のいずれかで同時に別個に投与されるか、あるいは逐次的に投与されるかのいずれかであり得る。
本明細書で使用される場合、「BHI」は生合成ヒトインスリンを意味し、「TFA」はトリフルオロ酢酸を意味し、「Boc」はtert-ブチルオキシカルボニルを意味し、「tBu」はtert-ブチルを意味し、「PyBop」はベンゾトリアゾール-1-イル-オキシトリピロリジノホスホニウムヘキサフルオロホスフェートを意味し、「DMF」はジメチルホルムアミドを意味し、「DIEA」はジイソプロピルエチルアミンを意味し、「DCM」はジクロロメタンを意味し、「HFIP」はヘキサフルオロイソプロパノールを意味し、「ACN」はアセトニトリルを意味し、「Fmoc」はフルオレニルメチルオキシカルボニルを意味し、「DMSO」はジメチルスルホキシドを意味し、「TCI」は二鎖インスリンを意味し、「SCI」は単鎖インスリンを意味し、「TIS」はトリイソプロピルシランを意味し、「TSTU」は(O-(N-スクシンイミジル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムテトラフルオロボレートを意味し、「Su」はスクシンイミジルを意味し、「CpB」はカルボキシペプチダーゼ-Bを意味し、「RP-HPLC」は逆相HPLCを意味し、「hr」は時間を意味し、「min」は分を意味し、「EDTA」はエチレンジアミン四酢酸を意味し、「BSA」はウシ血清アルブミンを意味し、「HSA」はヒト血清アルブミンを意味し、「「C20-OH」はイコサン二酸を意味し、「γGlu」は側鎖ガンマカルボキシル基を介して結合したL-グルタミン酸を意味し、「Lys」はL-リジンを意味し、「εLys」は側鎖エプシロン-アミノ基を介して結合したL-リジンを意味し、Glyはグリシンを意味する。
式Iには、インスリンA鎖及びB鎖のアミノ酸残基の標準的な1文字アミノ酸コードが含まれているが、そのアミノ酸残基の構造が拡張されたリジンであるB鎖の残基29を除く。C20-OtBuは、CO-(CH18-CO-tブチルであるか、又は20-tert-ブトキシ-20-オキソ-エイコサン酸とも呼ばれ、γGlu(OtBu)は、L-グルタミン酸α-t-ブチルエステルであり、Lys(Boc)は、L-リジンエプシロンアミノt-ブトキシカルボニルである。A14E、B16H、B25H、desB30-ヒト二鎖インスリン(TCI;A14E、B16H、B25H、desB30-BHI)は、A鎖の14位のチロシンアミノ酸残基がグルタミン酸アミノ酸残基に変異しており、B鎖の16位の天然のチロシンアミノ酸残基がヒスチジンアミノ酸残基に変異しており、B鎖の25位の天然のフェニルアラニンアミノ酸残基がヒスチジンアミノ酸残基に変異しており、B30位の天然のスレオニンアミノ酸残基が欠失している、修飾ヒトインスリンを指す。
2-[2-(2-アミノエトキシ)エトキシ]酢酸、γGlu、及びεLysの構造。
Figure 2023526069000008
実施例1は、B鎖の29位のリジンのエプシロン-アミノ基をリンカー-脂肪酸中間体:C20-OtBu-γGlu(OtBu)-γGlu(OtBu)-γGlu(OtBu)-Lys(Boc)-Gly-OHで選択的にアシル化することによって生成され得、ここで、C20-OtBuは、20-tert-ブトキシ-20-オキソ-エイコサン酸であり、γGlu(OtBu)は、側鎖ガンマカルボキシル基を介して接続されたL-グルタミン酸α-t-ブチルエステルであり、Lys(Boc)は、L-リジンエプシロン-アミノt-ブトキシカルボニルであり、Glyはグリシンである。
実施例2は、B鎖の29位のリジンのエプシロン-アミノ基をリンカー-脂肪酸中間体:C20-OtBu-γGlu(OtBu)-γGlu(OtBu)-γGlu(OtBu)-Lys(Boc)-(2-[2-(2-アミノエトキシ)エトキシ]酢酸)-OHで選択的にアシル化することによって生成され得、ここで、C20-OtBuは、20-tert-ブトキシ-20-オキソ-エイコサン酸であり、γGlu(OtBu)は、側鎖ガンマカルボキシル基を介して接続されたL-グルタミン酸α-t-ブチルエステルであり、Lys(Boc)は、L-リジンエプシロン-アミノt-ブトキシカルボニルである。
実施例3は、B鎖の29位のリジンのエプシロン-アミノ基をリンカー-脂肪酸中間体:C20-OtBu-γGlu(OtBu)-γGlu(OtBu)-γGlu(OtBu)-εLys(Boc)-Gly-OHで選択的にアシル化することによって生成され(ここで、C20-OtBuは、20-tert-ブトキシ-20-オキソ-エイコサン酸であり、γGlu(OtBu)は、側鎖ガンマカルボキシル基を介して接続されたL-グルタミン酸α-t-ブチルエステルであり、εLys(Boc)は、側鎖エプシロン-アミノ基を介して接続されたL-リジンアルファアミノt-ブトキシカルボニルであり、Glyはグリシンである)、続いて酸不安定Boc及びtBu基が除去され得る。
式Iの化合物の生成は、3つの主な段階で起こり得る:1)A14E、B16H、B25H、desB30-BHIの生成、2)リンカー-脂肪酸中間体の合成、並びに3)式Iの化合物を単離するためのアシル化、脱保護、精製及び塩交換。
本化合物のインスリン部分は、組換えDNA技法を使用した前駆体タンパク質分子の産生などにより、当業者に知られている様々な技法によって調製することができる。cDNAおよび合成DNAを含むDNAは、二本鎖又は一本鎖であり得る。本明細書に記載される前駆体タンパク質分子をコードするコード配列は、遺伝子コードの重複又は縮重の結果として変化し得る。本発明の前駆体タンパク質を産生するために、DNAを宿主細胞に導入することができる。適切な宿主細胞は、前駆体タンパク質を産生するための発現系で一過性に又は安定してトランスフェクト又は形質転換される。宿主細胞は、大腸菌のK12株又はB株などの細菌細胞、酵母細胞などの真菌細胞、又はチャイニーズハムスター卵巣(「CHO」)細胞などの哺乳動物細胞であり得る。
発現ベクターは、典型的には、エピソーム、又は宿主染色体DNAの一体化した部分のいずれかとして、宿主生物中で複製可能である。一般に、発現ベクターは、所望のDNA配列で形質転換されたそれらの細胞の選択を可能にするために、選択マーカー、例えば、テトラサイクリン、ネオマイシン、及びジヒドロ葉酸レダクターゼを含む。
本発明の化合物は、当技術分野で知られている様々な手順、並びに以下に記載の方法によって調製され得る。記載される経路の各々についての具体的な合成工程は、本明細書に記載の化合物を調製するための異なる方法において組み合わせることができる。実施例2及び3は、実施例1と同様の方法で調製される。
式Iのアシル化インスリンの調製
実施例1
Figure 2023526069000009
実施例1は、配列番号1のA鎖、配列番号3のB鎖(B鎖の29位のLysは、HOC-(CH18-CO-γGlu-γGlu-γGlu-Lys-Gly-とコンジュゲートすることによって化学修飾される)からなる。
実施例1の合成の概要:実施例1は、成熟生合成A14E、B16H、B25H、desB30-ヒト二鎖インスリン(TCI;A14E、B16H、B25H、desB30-BHI)のB鎖の29位のリジンのエプシロン-アミノ基の選択的アシル化、又は化合物A(C20-OtBu-γGlu(OtBu)-γGlu-(OtBu)-γGlu(OtBu)-Lys(Boc)-Gly-OH)と指定されるリンカー-脂肪酸中間体を用いた単鎖インスリン(SCI;プレプロインスリンA14E、B16H、B25H、desB30-BHI)構築物のB鎖の29位のリジンの類似のエプシロン-アミノ基の直接アシル化によって生成される。好ましい方法は、プレプロインスリンSCI構築物のアシル化である。インスリン分子のA1及びB1アミノ末端がそれぞれC-ペプチド及びリーダー配列によって遮断されているため、この方法により、B鎖の29位のリジンのエプシロン-アミノ基のアシル化効率が高くなる。実施例1の完全に成熟した二鎖生成物は、アシル化及びTFA脱保護工程の後で、CpB及びトリプシンによる酵素消化によって達成される。SCI構築物のN末端のアシル化が発生し、二重アシル化副生成物をもたらしても、リーダー配列の酵素的除去により、この物質も目的の生成物に変換される。
分子の生成は、次の3つの主要な段階で発生する:
1)単鎖プレプロインスリン構築物(SCI)のE.coli発現及び精製:これは、好ましいアシル化方法に使用され得るか、又は成熟二鎖インスリン類似体(TCI、A14E、B16H、B25H、desB30-BHI)に酵素的に処理される;
2)リンカー脂肪酸中間体(化合物A)の合成;並びに
3a)TCIのアシル化、脱保護、又は3b)SCIのアシル化、脱保護、及び酵素消化、その後の精製及び塩交換により、実施例1を得る。
SCIインスリン構築物を生成するために、新しい発現ベクターが開発され、E.coli発酵で使用される。これは以下の配列(配列番号7)から構成される。
Figure 2023526069000010
ここで、残基1~34はリーダーペプチドを構成し、残基35~63はB鎖(desB30T)を構成し、残基64~97は修飾C-ペプチド(天然のプロインスリン番号付け規則を使用したdes64K)を構成し、残基98~118はA鎖を構成する。ジスルフィド結合は、天然のインスリンジスルフィド結合に対応する。ジスルフィド結合は、C41とC104との間、C53とC117との間、及びC103とC108との間にある。CpBとトリプシンによる酵素消化により、完全に成熟したTCI類似体が生成される。
Figure 2023526069000011
ジスルフィド結合は、C7(配列番号1)とC7(配列番号8)との間、C20(配列番号1)とC19(配列番号8)との間、及びC6(配列番号1)とC11(配列番号1)との間にある。SCI及びTCI構築物の両方が、精製のために標準的なRP-HPLCカラムに通され、アシル化反応の前に固体のTFA塩として凍結乾燥されることに留意する。リンカー脂肪酸分子は、固相合成を使用して生成される。この分子は、溶液相法のみを使用して、又は固相法と組み合わせて生成することができる。
TCI又はSCI A14E、B16H、B25H、desB30-BHIへのリンカー脂肪酸のコンジュゲーションは、Boc/tBu保護アミノ酸ベースのリンカー脂肪酸の溶解性により、乾燥有機溶媒(DMSO)中で行われる。しかしながら、有機溶媒の使用を最小限に抑えるために、リンカー脂肪酸を水溶液に可溶化するために、別の保護/脱保護スキームを考案することができる。同様に、トリフルオロ酢酸(TFA)を使用してBoc/tBu保護基を除去する酸性の化学変換を、別の手段で達成することができる。
化合物Aのリンカー脂肪酸分子は、固相合成を使用して生成される
化合物A(C20-OtBu)-γGlu(OtBu)-γGlu(OtBu)-γGlu(OtBu)-Lys(Boc)-Gly-OHは、固相ペプチド合成によって生成される。Fmoc-Lys(Boc)-OH(769mg、1.6mmol、樹脂に対して1.5eq.)を、PyBop(849mg、1.6mmol、樹脂に対して1.49eq.)、及び10mLのDMF中のDIEA(1520ul、8.7mmol、8eq.)と2分間混合し、DCMで事前に膨潤し、DMFで事前に洗浄したH-Gly-2-クロロトリチル-クロリド樹脂(1.1g、0.99mmol/g、1.1mmol;Peptides International RHG-1160-PI)を含む反応槽に移した。スラリーを1.5時間混合し、濾過し、次いで樹脂をDMFでよく洗浄する(カイザーテストは陰性である)。樹脂を20%ピペリジン/DMF(10mL、30分)で処理することにより、Fmoc保護基を除去する。樹脂(40mL)のDMF洗浄後、カイザーテストは陽性であり、最終生成物は、H-Lys(Boc)-Gly-2-クロロトリチル-クロリド樹脂(理論上は1.1mmol)である。
10mLのDMF中のDIEAを塩基(1520μl、8.7mmol、8.0eq)として使用して、Fmoc-Glu-OtBu(701mg、1.6mmol、1.5eq)を、PyBop(845mg、1.6mmol、1.49eq.)で事前に活性化し(2分)、樹脂に移す。スラリーを3時間混合し、濾過し、樹脂をDMFでよく洗浄した(カイザーテストは陰性である)。樹脂を20%ピペリジン/DMF(10mL、30分)で処理し、続いて樹脂をDMFで洗浄する(40mL、カイザー試験は陽性)ことにより、Fmoc保護基を除去する。2番目及び3番目のFmoc-Glu-OtBu残基は、1.5時間のカップリング時間を使用して上記の条件を繰り返すことによって樹脂にカップリングされる。
最後のFmoc保護基を除去した後、10mLのDMF中のDIEAを塩基(1520μl、8.7mmol、8.0eq)として使用して、20-tert-ブトキシ-20-オキソ-イコサン酸(660mg、1.60mmol、1.5eq.)を、PyBop(845mg、1.6mmol、1.49eq.)で事前に活性化し(2分)、樹脂に移す。スラリーを3時間混合し、濾過し、樹脂をDMFでよく洗浄した(カイザーテストは陰性である)。樹脂からの切断:30%HFIP/DCM(20mL)と1時間混合することにより、保護されたリンカー-脂肪酸を樹脂から切断する。樹脂を濾別し、DCMでよくすすぐ。合わせた濾液を真空中で蒸発させて油状物にする。残留油状物をACN(15~20mL)で希釈し、再び真空中で蒸発させて油状物にする。試料を再びACN(15~20mL)に溶解し、真空中で蒸発させて油状物を形成する。穏やかな窒素流により残留ACNを蒸発させて、2.3グラムの粗製の非晶質固体を得る(理論的収量=1.4グラム)。
精製:粗製試料を2mLのDMF及び20mLのACN(フラスコの洗浄を含む)に溶解する。水を添加して、35mLの濁った溶液を得る。更に10mLのACNを添加して、透明な溶液を得る(総体積は45mL(33%水溶液)に相当する)。試料をセミ分取シアノRP-HPLCカラム(SilaChrom XDB1-CN;10μm、100Å;2.1x25cm)に充填することにより精製を行う。40~75%B勾配を使用して、60℃で15mL/分で、71分かけて試料を溶出する(A緩衝液=水中0.15%TFA及びB緩衝液=ACN)。分析用RP-HPLCにより所望の生成物を含むと決定された画分をプールし、凍結し、凍結乾燥して、696mgの化合物Aを白色の無定形固体として得る(理論52%;RP-HPLCによる純度91%;観測MW=1239.6ダルトン;理論MW=1239.65ダルトン)。
化合物B(C20-OtBu)-γGlu(OtBu)-γGlu(OtBu)-γGlu(OtBu)-Lys(Boc)-(2-[2-(2-アミノエトキシ)エトキシ]酢酸)-OHを、実質的に化合物Aの合成の手順に記載されているように調製するが、出発樹脂をH-(2-[2-(2-アミノエトキシ)エトキシ]酢酸)-2-クロロトリチル-クロリド樹脂(1.8g、0.62mmol/g、1.1mmol;Peptides International RHX-11074-PI)に変更する。化合物Bは、RP-HPLCにより白色の無定形固体として単離される。観測MW=1327.5ダルトン;理論MW=1327.73ダルトン。
化合物C(C20-OtBu)-γGlu(OtBu)-γGlu(OtBu)-γGlu(OtBu)-εLys(Boc)-Gly-OHを、実質的に化合物Aの合成手順に記載されているように調製するが、Fmoc-Lys(Boc)-OHビルディングブロックをBoc-L-Lys(Fmoc)-OHに変更する。化合物Cは、RP-HPLCにより白色の無定形固体として単離される。観測MW=1239.5ダルトン;理論MW=1239.65ダルトン。
実施例1を単離するためのアシル化、脱保護、精製及び塩交換
アシル化:化合物A((C20-OtBu)-γGlu(OtBu)-γGlu(OtBu)-γGlu(OtBu)-Lys(Boc)-Gly-OH)(60.8mg;0.0437mmol;1.2eq.;上に記載の合成)及びTSTU(12.04mg 0.040mmol;1.1eq.)を、200μLのジメチルスルホキシド(DMSO)に溶解する。ジイソプロピルエチルアミン(DIEA、25.3μL;0.145mmol;4eq.)を、この溶液に添加し、得られた混合物を室温で30分間インキュベートして、DMSO中に化合物A-OSuエステルを生成し、直接使用する。
二鎖インスリンA14E、B16H、B25H、desB30-BHI(TFA塩;205mg;0.0364mmol)の溶液に、2mLの乾燥ジメチルスルホキシド(DMSO)を溶解し、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン(DBU;81.6μL 0.546mmol、15eq.、Sigma-Aldrichカタログ33482)を添加し、その直後に乾燥DMSO中の上記化合物A-OSuエステルを添加する。反応混合物を周囲温度で12分間撹拌し、ジエチルエーテル/DCM/TFA(30:10:0.2v/v;40mL体積)の混合物に添加する。得られた白色の沈殿物を遠心分離により単離し、ジエチルエーテルで1回粉砕する。
脱保護(Boc及びOtBu基の除去):上記のエーテルで湿った白色の沈殿物を、TFA/トリイソプロピルシラン(TIS)/水の混合物(92.5:5.0:2.5v/v;5mL)で20分間処理する。ジエチルエーテル(40mL)を添加し、得られた沈殿物を遠心分離により収集し、エーテルで1回洗浄し、乾燥させる。逆相(RP)-HPLC分析は、脱保護工程が完了したことを示す(9%未反応のA14E、B16H、B25H、desB30-BHI;61%のB29-アシル化生成物;13%のA1、B29-ビス-アシル化生成物)。
精製:上記の粗製生成物を、20mM Tris HCl、pH8/ACN(60:40v/v;15mL)に溶解する。ストリップを使用したpH測定は、2~3の酸性pHを示す。レベルは、2mLの1M Tris HCl(pH8)を添加することにより調整し、溶液もpH8にする。A緩衝液:20mM Tris HCl、pH8/ACN(60/40v/v)及びB緩衝液:0.5NaCl/ACN(60/40v/v)を含む20mM Tris HCl、pH8を使用して、GE Source 30Q陰イオン交換カラム(2.6x10cm)を用いた陰イオン交換クロマトグラフィーを、最初の精製工程として行う。試料をカラムに充填し、安定したUVベースラインに達するまでA緩衝液で洗浄する。試料を多段階勾配で溶出する:1分間にわたって0~8%のB、59分間にわたって8~50%のB、最後に90%のBを12分間保持する。流量を10mL/分に設定し、225nm及び280nmでUV監視を行い、画分収集時間を0.5分に設定する。Waters X Select CSH C18、4.6x50mmカラムを備えた分析用RP-HPLCを使用して、所望の生成物を含む画分を特定する。所望画分をプールし(総体積約80mL)、milli-Q水で200mLに希釈する。
RP-HPLCによる精製:上記の希釈画分をKromasil C18カラム(2.1×25cm)に充填し、標準的なTFA/水/ACN勾配を使用して更に精製する。緩衝液A=0.15%TFA/水及び緩衝液B=ACN。試料を多段階勾配で溶出する:1分間にわたって0~10%B、次に15mL/分の流量で、71分間にわたって10~45%B、画分収集時間を0.5分に設定し、カラム温度は50℃である。UV監視は、225nm及び280nmで行われる。Waters X Select CSH C18、4.6x50mmカラムを備えた分析用RP-HPLCを使用して、所望の生成物を含む画分を特定する。所望の画分をプールし(総体積約113 mL;RP-HPLCにより99.8%)。
塩交換、HCl塩への変換:塩HCl変換に使用される溶出緩衝液は、A緩衝液:0.1M塩化アンモニウム水溶液及びA緩衝液:緩衝液B:ACNを含む0.01%HClである。上記のプールした画分を水で200mLに希釈し、Kromasil C18カラム(2.1x25cm)HPLCカラムに再充填する。カラムを3カラム体積のA緩衝液で洗浄し、続いて3カラム体積のA緩衝液で洗浄する。225nm及び280nmでUV監視しながら、試料を、1分間にわたって0~10%(A-B)、次いで71分間にわたって10~70%(A-B)の勾配を使用して溶出する。所望の生成物を含む画分を分析用RP-HPLC(カラム:Waters X Select CSH C18、4.6x50mm)により特定し、プールし、凍結し、凍結乾燥して、実施例1の化合物を白色の粉末(153mg、0.023mmol;全体的な収率64%)として得る。純度は分析用RP-HPLCで確認され、98.9%であることがわかった。ESMSデコンボリューション処理されたスペクトル:観測MW:6531.2ダルトン;理論MW:6,533.4ダルトン。
SCIのアシル化の代替方法:化合物A((C20-OtBu)-γGlu(OtBu)-γGlu(OtBu)-γGlu(OtBu)-Lys(Boc)-Gly-OH)(584.6mg;0.424mmol;3.5equiv)及びTSTU(125.6mg 0.417mmol;3.4eq.)を1.0mLの乾燥DMSOに溶解する。DIEA(168.3μL;0.966mmol;8eq.)を添加し、得られた混合物を室温で30分間インキュベートして、DMSO中にA-O-(N-スクシンイミドエステル(化合物A-OSuエステル)を生成し、直接使用する。
16mLの乾燥DMSOに溶解したSCI-A14E、B16H、B25H、desB30-BHI(TFA塩;1587mg;0.121mmol)の溶液に、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン(DBU;452μL 3.02mmol、25eq.、Sigma-Aldrichカタログ33482)を添加し、続いてDMSO中の化合物A-OSuエステルを、(1.11eq.、0.4eq.、0.4eq.、0.7eq.、0.4eq.)の分量で各分量約10分間隔で添加する。反応の進行は、分析用RP-HPLCによって監視される。反応混合物を周囲温度で合計60分間撹拌した後、50mLの2つの等分に分割し、ジエチルエーテル/DCM/TFA(30:10:0.2v/v;40mL体積)の混合物で満たす。得られた白色の沈殿物を遠心分離により単離し、洗浄し、30mLのジエチルエーテルで2回粉砕する。
脱保護(Boc及びOtBu基の除去):上記のエーテルで湿った白色の沈殿物を、TFA/トリイソプロピルシランの混合物(TIS;Aldrich)/水(92.5:5.0:2.5v/v;10mL)で30分間処理する。各混合物に、ジエチルエーテル(40mL)を添加し、得られた沈殿物を遠心分離により収集し、エーテルで1回洗浄する。収集したペレットを完全に乾燥させて残留エーテルを除去し、粉砕して微粉末にする。RP-HPLC分析は、脱保護工程が完了したことを示す(4%未反応のSCI-A14E、B16H、B25H、desB30-BHI;51%のB29-アシル化生成物;38%のN末端、B29ビス-アシル化生成物)。
酵素消化(リーダー配列及びC-ペプチドの除去):乾燥粉末粗製生成物を、0.1M Tris HCl pH8(600mL)に完全に溶解する。この溶液に、6.0mLの0.1M CaCl溶液、6.363mLのカルボキシペプチダーゼ-B原液(水中2.9mg/mL)、及び1.587mLのトリプシン原液(水中1.0mg/mL)を添加する。溶液を室温で120分間インキュベートする。分析用RP-HPLC及びLC-MS分析により、実施例1の成熟化合物(IFA-197)の完全な生成が確認される。溶液を45mLの氷酢酸で酸性化する(pH試験紙によりpH2~3)。
分取RP-HPLCによる消化生成物の単離:上記の酸性消化溶液に含まれる所望の生成物は、一連の分取RP-HPLC精製操作において単離される。一般に、所望の生成物は、0.05%TFAを含む線形水/ACN勾配を使用してRP-HPLCカラムから溶出され、所望の生成物を含む画分がプールされ、凍結され、凍結乾燥される。この工程中に所望の純度が達成される場合は、陰イオン交換(AEX)クロマトグラフィーを省略することができる。
分取AEXクロマトグラフィーによる初期精製工程(任意):A緩衝液:20mM Tris HCl、pH8/ACN(60/40 v/v)及びB緩衝液:0.5NaCl/ACN(60/40v/v)を含む20mM Tris HCl、pH8を使用して、GE Source 30Q陰イオン交換カラム(2.6x11.5cm)を用いたAEXを行って、任意の残りのC-ペプチド又はリーダー配列を除去する。凍結乾燥粉末の2つのバッチを、12mM Tris、pH8/40%ACN(追加の1M Tris HCl、pH8緩衝液を用いて、pH8にする)で溶解する。その後、各溶液を100%A緩衝液で平衡化し、安定したUVベースラインに達するまでA緩衝液で洗浄したAEXカラムに充填する。試料を、60分間にわたって0~50%のB、及び100%のBを12分間保持する線形勾配で溶出する。流量を10mL/分に設定し、225nm及び280nmでUV監視を行い、画分収集時間を0.5分に設定する。
Waters XSelect CSH C18、4.6x50mmカラムを備えた分析用RP-HPLCを使用して、所望の生成物を含む画分を特定する。所望の画分をプールし(全体積225mL)、脱塩/HCl変換工程まで4℃で保存する。
塩交換;HCl塩への変換:A緩衝液:0.1M塩化アンモニウム水溶液及びA緩衝液:緩衝液B:ACNを含む0.01%HClを用いて、Phenomenex Luna C18(2)カラム(2.1x25cm、5μm、100Å)を使用した分取RP-HPLCにより、脱塩とHCl塩形態への変換とを同時に達成する。AEX精製工程からのプールされた溶液を、3つの等しい部分(それぞれ75mL)に分割する。各部分を75mLのmilli-Q水及び1.5mLの氷酢酸で希釈する。各溶液(約151mL)を、A緩衝液で平衡化し、2カラム体積のA緩衝液、2カラム体積のA緩衝液で洗浄したRP-HPLCカラムに充填する。試料を、1分間にわたって5~10%(AB)、次いで、15mL/分で、55℃で71分間にわたって10~40%(AB))の線形勾配で溶出する。所望の生成物を含む画分をRP-HPLC(カラム:Waters XSelect CSH C18、4.6x50mm)により特定し、プールし、凍結し、凍結乾燥して、実施例1のHCl塩を白色の無定形粉末(354mg、0.054mmol;全体的な収率45%)として得る。純度は分析用RP-HPLCで確認され、99%であることがわかった。ESMS:デコンボリューション処理されたスペクトル:観測MW:6531.2ダルトン;理論MW:6,533.4ダルトン。
実施例2
Figure 2023526069000012
実施例2は、配列番号1のA鎖、配列番号4のB鎖(B鎖の29位のLys側鎖のエプシロン-アミノ基は、HOC-(CH18-CO-γGlu-γGlu-γGlu-Lys-(2-[2-(2-アミノエトキシ)エトキシ]酢酸)-とコンジュゲートすることによって化学修飾される)からなる式Iの化合物である。
実施例2は、((C20-OtBu)-γGlu(OtBu)-γGlu(OtBu)-γGlu(OtBu)-Lys(Boc)-(2-[2-(2-アミノエトキシ)エトキシ]酢酸)-OH)(化合物B)をアシル化工程で使用することを除き、実質的に実施例1の手順に記載されるように調製される。ESMS:デコンボリューション処理されたスペクトル:観測MW:6620.1ダルトン;理論MW:6,621.5ダルトン。
実施例3
Figure 2023526069000013
実施例3は、配列番号1のA鎖、配列番号5のB鎖(B鎖の29位のLys側鎖のエプシロン-アミノ基は、HOC-(CH18-CO-γGlu-γGlu-γGlu-εLys-Gly-とコンジュゲートすることによって化学修飾される)からなる式Iの化合物である。
実施例3は、((C20-OtBu)-γGlu(OtBu)-γGlu(OtBu)-γGlu(OtBu)-εLys(Boc)-(Gly)-OH)(化合物C)をアシル化工程で使用することを除き、実質的に実施例1の手順に記載されるように調製される。ESMSデコンボリューション処理されたスペクトル:観測MW:6532.0ダルトン;理論MW:6,533.4ダルトン。
インビトロ受容体親和性
組換えhIR-A、hIR-B、又はhIGF-1Rを過剰発現する、安定してトランスフェクトされた293HEK細胞からの分画遠心分離工程を使用して調製された膜を使用して、実施例1、2、及び3、並びに対照化合物(生合成ヒトインスリン(BHI)、及びインスリン様成長因子1(IGF-1))を、ヒトインスリン受容体(hIR)及びヒトIGF-1受容体(hIGF-1R)シンチレーション近接アッセイ(SPA)競合的放射性リガンド結合アッセイにおいて試験する。
安定してトランスフェクトされた細胞株は、pcDNA3.1発現プラスミドを使用して受容体cDNAをヒト胚性腎臓(HEK)293細胞にサブクローニングし、続いてジェネテシンで選択することにより調製される。生成された細胞株は、ヒトIR-A、C末端C9タグ(TETSQVAPA(配列番号6))を含むヒトIR-B、ヒトIGF-1R、及びC末端C9タグ(TETSQVAPA)を含むラットIR-Aである。細胞を、5%COの加湿環境で成長させる。典型的には、受容体に応じて、継代6~12までの細胞ペレットを、膜の調製のために凍結する。
凍結した細胞ペレットを、50mLの緩衝液当たり1つのComplete(登録商標)プロテアーゼ阻害剤錠およびEDTA(Roche Diagnostics)を含む氷冷ホモジナイゼーション/再懸濁緩衝液(50mM Tris-HCl、pH7.5)で解凍する。オーバーヘッドモーター駆動のTeflon-glass Potter-Elvehjemホモジナイザーで15~20ストロークを使用して細胞をホモジナイズし、続いて4℃で10分間、1100×gで遠心分離する。上清を氷上で保存し、ペレットを前と同じようにホモジナイズし、4℃で10分間、1100×gで遠心分離する。全ての上清を合わせ、続いて4℃で60分間、35,000×gで遠心分離する。ペレットを、プロテアーゼ阻害剤を含む緩衝液(4~5mL/gの開始細胞ペースト)に再懸濁し、液体窒素で急速凍結した後、-80℃で保存する。タンパク質濃度は、標準としてBSAを含むビシンコニン酸(BCA)キット(ThermoScientific)を使用して決定される。
受容体結合親和性(K)は、両方ともPerkin Elmerから入手したヒト組換え(3-[125I]-ヨードチロシル-A14)-インスリン(2200Ci/mmol)又はヒト組換え[125I]-インスリン様成長因子1(1853 Ci/mmol)のいずれかとの競合的放射性リガンド結合アッセイから決定する。ポリビニルトルエン(PVT)コムギ胚芽凝集素結合SPAビーズ(Perkin Elmer)を使用したシンチレーション近接アッセイ(SPA)法でアッセイを行う。アッセイ緩衝液(50mM Tris-HCl、pH7.5、150mM NaCl)は、0.1%(w/v)脂肪酸不含BSA、0.001%(w/v)NP-40(4-ノニルフェニル-ポリエチレングリコール)、又は0.1%(w/v)脂肪酸不含HSAのいずれかを含み、全ての化合物試験及び試薬調製に使用される。Freedom/Evoロボット(Tecan)を使用して、アッセイ緩衝液で、試験試料又は対照の3倍段階希釈を使用した10点濃度応答曲線を作成する。50μLの化合物希釈液をTeMOロボット(Tecan(登録商標))を用いて96ウェル白色透明底マイクロプレート(Corning)に添加し、続いて、Multiflo F/X(Biotek)バルク分注機器を使用して、放射性リガンド(50μL)、膜(50μL)、及びSPAビーズ(50μL)全てを添加する。放射性リガンドの最終濃度は約40pMであり、添加されたSPAビーズの量は0.15mg/ウェルである。
方程式Ki=IC50/(1+L/Kd)に基づいて、親和性定数(Ki)をIC50値から計算し、式中、L*は、実験で使用される放射性リガンドの濃度と等しく、Kdは、飽和結合分析から決定されたそれぞれの受容体の放射性リガンドの平衡結合親和性定数と等しい。
幾何平均Ki=10(Log Ki値の加算平均)
誤差はデルタ法を使用して計算され、ここで、SEM=GeoMean×((Log10 Ki値の標準偏差)/(nの平方根))×ln10である
表1A、B、C:ヒトインスリン受容体サブタイプA及びB(hIR-A及びhIR-B)並びにヒトインスリン様成長因子-1受容体(hIGF-1R)結合親和性、Ki値は幾何平均であり、SEMはデルタ法を使用して計算された誤差である。
Figure 2023526069000014
Figure 2023526069000015
Figure 2023526069000016
表1A、1B、及び1Cのデータは、実施例1、2、及び3が、アッセイ緩衝液中0.1%BSA、0.001%NP-40、又は0.1%HSAのいずれかを使用して、hIGF-Rへの非常に低い結合でヒトIR-A及びヒトIR-Bに結合することを示す。
受容体機能活性化
インスリン受容体には、リガンド結合時に自身のチロシン残基を自己リン酸化して、インスリンシグナル伝達経路を誘導するように作用するアダプタータンパク質の動員を可能にする細胞内チロシンキナーゼドメインが含まれる。チロシン残基の受容体自己リン酸化を刺激するための機能的な細胞活性は、hIR-A、hIR-B、又はhIGF-1Rを過剰発現するHEK293細胞を、それぞれC末端C9エピトープ(TETSQVAPA、配列番号6)でリガンド処理した後に決定される。
hIR-A又はhIR-B-C9を過剰発現するHEK293細胞をトリプシノゲン化し、1000rpmで沈降させる。ピルビン酸ナトリウムを含まないDMEM高グルコース+0.1%BSAを含む飢餓培地で細胞を再懸濁し、96ウェルのポリ-D-リジンコーティングプレートに50K~60K細胞/ウェルの密度で播種する。細胞を標準的な組織培養条件下で一晩インキュベートする。アルブミン結合の効果を評価するために、ピルビン酸ナトリウムを含まないDMEM高グルコース+0.1%のBSAを含む培地で細胞の刺激を行う。hIR-A又はhIR-B細胞を10~0.0000169μMの範囲の様々な濃度のリガンドで、37℃で60分間刺激した後、アッセイ日に、細胞を、50mM Tris(pH7.5)、150mM NaCl、1%NP40、及び新たに追加された完全プロテアーゼ阻害カクテル(Pierce A32955)+2mMバナデート(Sigma S6508)を含む溶解緩衝液により溶解する。各受容体のキナーゼドメインによるチロシン自己リン酸化のレベルは、細胞ライセートをELISAプレートに適用することによって決定される。ここで、活性化された受容体は、IR-Aの場合は3.5μg/mlのIR(Ab 83-14)、又はIR-Bの場合は2μg/mlのC9エピトープタグのいずれかに対する抗体によって捕捉され、続いて1:5000の比率で抗ホスホチロシン西洋ワサビペルオキシダーゼコンジュゲート、HRP抗体(Millipore 16-105)でチロシンリン酸化のレベルが検出される。
IR ELISAの場合、96ウェルプレートは、IR-Aの場合は3.5μg/mLのAb 83-14、又はIR-Bの場合は2μg/mLの抗C9 Abのいずれかでコーティングされる。抗体を20mM炭酸Na、pH9.6に希釈し、4℃で一晩インキュベートする。2日目に、プレートをTBST(0.1%Tween20を含む1×TBS)で3回洗浄する。プレートをTBST中1%BSAで1時間遮断する。ブロッキング緩衝液を除去し、細胞ライセートをプレートに適用する。プレートを室温で1時間シェーカー上でインキュベートする。プレートを1×TBSTで3回洗浄する。二次抗体(抗ホスホチロシン-HRP(1Xプロテイナーゼ及びホスファターゼ阻害剤カクテルを含むTBSTで、10mL中2μL(1/5000)のMillipore 16-105))を適用する。プレートを室温で1時間シェーカー上で更にインキュベートする。pIRのシグナルを発生させるために、プレートをTBSTで4回洗浄する。TMB基質(Pierce 34021)をプレートに100μL/ウェルの体積で添加し、室温で5分間インキュベートする。100μL/ウェルの2N HSOを添加することにより反応を停止させ、プレートを5分間インキュベートする。プレートをOD450nmで読み取る。
インスリン受容体活性化、0.1%カゼイン(BSA不含法)
0.1%カゼインの存在下でのIRA及びIRBリン酸化に対する実施例の効果を測定するために、hIRA-HEK293-zeo又はhIRB-C9-HEK293-G418細胞を、最初に、高グルコースを含み、0.1%BSAを含むピルビン酸ナトリウム(Gibco 11965-084)を含まないDMEM中の96ウェルのポリ-D-リジンコーティングプレート(Biocoat 354461)に60,000細胞/ウェルでプレーティングする。次に、細胞を組織培養インキュベーターで、37℃で一晩インキュベートする。96ウェルELISAプレートはまた、20mM炭酸ナトリウム緩衝液(pH9.6)中の3.5μg/mLの抗インスリン受容体抗体83-14(IRAアッセイ用)又は2.0μg/mLの抗C9抗体(IRBアッセイ用)でコーティングされ、4℃で一晩インキュベートされる。
翌日、ELISAプレートを、200μLの洗浄緩衝液(0.1%Tween(登録商標)を含むTBS-T)で3回洗浄し、TBS-T中の1%BSAで少なくとも1時間遮断する。アッセイ培地は、高グルコースを含み、ピルビン酸ナトリウムを含まないDMEM中の0.1%カゼインで調製する。以下の化合物をアッセイ培地中でそれぞれの濃度:ヒトインスリンを200nM、実施例を60μM、hIGF-1を20μM、及びAspB10を200nMに希釈する。化合物を、1:3希釈で連続希釈する。細胞プレートを50μLのアッセイ培地で2回すすぎ、次いで50μLのアッセイ培地及び50μLの希釈化合物を細胞プレートの個々のウェルに移す。200nM BHIを移す。プレートを37℃で1時間インキュベートする。
プロテアーゼ阻害剤(Pierce A32965)及びオルトバナジン酸ナトリウム(最終濃度2mM)を溶解緩衝液(50mM Tris pH7.4、150mM NaCl、及び1%NP40)に添加する。1時間のインキュベーション後、細胞プレートを最初に100μLの冷DPBSで洗浄し、100μLの溶解緩衝液に4℃で15分間溶解する。細胞ライセートプレートを混合し、300μLのBHI処理細胞ライセートを、BHIで半分処理した細胞プレートから希釈プレートの最初のカラムに移す。200μLの溶解緩衝液をこの希釈プレートの他の11のカラムに添加し、100μLのライセートを200μLの溶解緩衝液に移し、11回繰り返すことにより、ライセートを11回1:3に連続希釈する。化合物で処理した細胞プレートから10μLのライセートを希釈プレートに移し、190μLのライセートを各ウェルに添加する。ELISAプレートを前述のように洗浄し、次に100μLの希釈ライセートを適切なELISAプレートに移す。プレートを室温で1時間シェーカー上でインキュベートする。
プレートを前述のように洗浄し、TBST(プロテアーゼ阻害剤及び40μMオルトバナジン酸ナトリウムを含む)で1:5000に希釈した100μLの二次抗体を各プレートに添加する。プレートを室温で1時間シェーカー上でインキュベートする。プレートを前述のように洗浄し、50μLのTMBをプレートに添加して約2分間展開させる。TMB反応を50μLの2N硫酸で停止させ、プレートを450nmで読み取る。
機能的効力は、陽性対照、ヒトインスリン(hIR-A及びhIR-Bリン酸化アッセイ)の最大有効濃度(100nM)又は10nMの陽性対照hIGF-1(hIGF-1Rリン酸化アッセイ)に対して最大半量応答(EC50)を誘発する濃度として報告される。IC50値は、4パラメータロジスティック非線形回帰分析から決定される(NGR Screener 13)。必要であれば、曲線上部又は底部パラメータを、それぞれ100又は0に設定する。
EC50の報告値は幾何平均として示され、平均の標準誤差(SEM)はデルタ法を使用して計算され、独立した測定の数は「n」で示される(表2)。
Figure 2023526069000017
表2のデータは、実施例1、2、及び3がヒトインスリン受容体A及びBに結合し、刺激することを示す。
1型糖尿病のラットモデルにおけるインビボ効力の評価
実施例1、2、及び3のグルコース低下及び薬物動態を、ストレプトゾトシン(STZ)処置ラット糖尿病モデルで調査する。体重400~425グラムのオスのスプラーグ-ドーリーラットを、Envigo,Indianapolis,Indianaから入手する。約1週間順化させた後、ラットをイソフルランで麻酔し、Zanosar(89256、Teva Parenteral Medicines、40mg/kg、IV)を1回注射する。ラットをZanosarの注射から3日後に研究に使用する。非空腹時血中グルコースが400~550mg/dLである動物のみをこれらの研究に使用する。
ラットを、血中グルコース及び体重において同等の分散をもたらすように群化した後、無作為化する。血中グルコースを、Accu-Chek Aviva血糖値計(Roche)を使用して測定する。
試験物質(ペプチド溶液;1mL/kg;皮下;投与段階の1日目に単回投与)又はビヒクル(10mM Tris、19mg/mLのグリセロール、3.15mg/mLのm-クレゾール、pH7.6;1mL/kg;皮下;投与段階の1日目に単回投与)は、投与1日目の0800の動物の体重に基づいて投与される。グルコース測定のための血液試料を、尾の断切りによって収集する。動物は実験中ずっと自由摂餌摂水させる。これらの研究からの血漿試料は、化合物レベルの分析のために送られる。
投与の0、1、2、4、6、8、10、12、18、24、36、48、60、72、84、96、108、及び120時間後に、血糖値計を使用して全血を全血中グルコースのために収集する。値の差が30mg/dLを超えない限り、値は重複して記録される。これが発生した場合、三重の値が記録される。ラットのグルコースが35mg/dL未満に低下した場合、同じ群内で>100mg/dLのラットを除いて、群全体に2mLの50%デキストロースを経口投与する。救助されたラットを観察し、デキストロース負荷後2~4時間ごとに血中グルコースを測定する。観察期間中、ラットのグルコースが35mg/dL未満に低下した場合、同じ群内で>100mg/dLのラットを除いて、群全体に2mLの50%デキストロースを経口投与する。デキストロース負荷後2~4時間ごとに血中グルコースを測定して、観察を続ける。ラットに2mLの50%デキストロースを経口投与した場合、その後に記録された全てのグルコース値は研究計算から除外される。動物が救助されたとしても、PKはデキストロースボーラスの影響を受けないため、PK時点を収集するための研究は続けられる。
免疫親和性-LC/MSラット血漿アッセイ:実施例のPKを特徴付けるために、血漿試料(10μLアリコート)を、免疫沈降とそれに続くLC/MS分析により無傷のインスリン濃度について分析する。実施例を使用して標準及びブランク試料を100%対照ラット血漿で調製し、安定した同位体標識抗体(実施例とは無関係)を内部標準として全ての標準及び試料に添加する。免疫沈降では、ビオチン標識抗ヒトマウス抗体(Fitzgerald、10R-I134E)を捕捉試薬として使用し、その後、Dynal M-280ストレプトアビジンコーティング磁気ビーズ(Invitrogen 60210)に結合させる。磁気ビーズ固定化試料を0.1%CHAPS、続いてPBSで洗浄し、実施例を20%ACN、2%ギ酸水溶液、及び20%Invitrosol(Invitrogen,46-5553)を含む溶液で溶出する。血漿試料は、Thermo Q/Exactive Plus質量分析計を使用して、0.01~5.3μg/mL(1.6~802nM)の範囲にわたって定量化される。
非コンパートメント薬物動態分析は、Phoenix WinNonLin v8.1を使用して実施される。ラットPK分析では、排出半減期の推定に使用される濃度は、平均、50nmol/kg投与群では投与の44~120時間後、100nmol/kg投与群では投与の32~120時間後、200nmol/kg投与群では投与の18~120時間後、そして400nmol/kg投与群では投与の18~120時間後である。
表3A、3B:ストレプトゾトシン(STZ)処置ラット糖尿病モデルにおける実施例1のグルコース低下(3A)及び薬物動態効果(3B)。
Figure 2023526069000018
Figure 2023526069000019
Figure 2023526069000020
Figure 2023526069000021
Figure 2023526069000022
Figure 2023526069000023
表3B、4B、5Bの略語:AUC0-inf=0から無限大までの曲線下面積、CL/F=クリアランス/バイオアベイラビリティ、Tmax=最大濃度までの時間、Cmax/D=投与当たりの最大血漿濃度、T1/2=半減期。[データは平均+/-SDである(N=5)
表3A、4A、及び5Aのデータは、3つ全ての実施例のインビボでの強力な用量依存性グルコース低下効果を示す。表3B、4B、及び5Bのデータは、3つ全ての実施例のインビボでの作用持続時間を示す。
1型糖尿病のブタモデルにおける薬物クリアランスの評価
この研究の目的は、3.6nmol/kgの単回皮下投与後の糖尿病ユカタンミニブタにおける実施例のグルコース低下及び薬物動態を調査することである。血液試料を168時間にわたって収集する。
糖尿病(アロキサン誘導)の去勢されたオスのユカタンミニブタ(平均月齢23ヶ月、平均体重44kg)を個別に飼育し、常に新鮮な水を自由に摂取できるようにし、1日2食のハウス食餌を与える。動物は、研究中ではないときの糖尿病状態を管理するために、適切な維持基礎インスリン及び食事インスリンを1日2回受ける。動物は無作為に処置群に入れられ、囲いに戻される。実施例は、六量体製剤で400U/mLとして製剤化される(19mg/mLのグリセロール、4Zn/hex、3.15mg/mLのm-クレゾール、10mM Tris、pH7.6)。
研究の前日に、ブタは1日の配給量の半分を給餌され、朝の維持投与で0.2U/kgのHumalog Mix75/25を受ける。予定された試験用量投与の約12時間前に、ブタは1日分の配給量の半分を給餌され、0.2U/kgのHumalogのみを受ける。24時間後の試料が収集されるまで、全ての動物を絶食させる。
研究の朝、全ての動物は拘束のためにスリングに入れ、それらの血管アクセスポートにアクセスして(採血に備えて)、開通性を確認した。動物は無作為に処置群(n=6)に入れられ、個々の囲いに戻される。最初の2つの投与前試料を収集し、U100インスリン注射器で動物の側腹部皮下に試験物質0.6U/kg/3.6nmol/Kg(400U/mlのインスリン濃度に基づく、7単位/ブタの体積の平均)を注射する(0分)。全ての研究動物は、残りの採血期間中、清潔で新鮮な水を自由に摂取できる。
一連の血液試料(各4.0mL)を各動物から収集し、次の時点でKEDTA抗凝固剤を含むチューブに入れる:皮下(sc)投与後-0.5、0、1.5、3、6、12、18、24、36、42、48、54、60、72、96、120、144、及び168時間。
動物に300グラムのS-9食餌を与え、24時間及び60時間の試料後に0.2U/kgのHumalogをsc投与する。72時間の試料後、動物は通常の維持インスリン及び給餌計画を再開する。全ての試料は、朝の食餌と維持インスリン投与前に収集される。
全血試料は、収集直後に湿った氷上で維持される。次に、血漿を遠心分離(約4℃で少なくとも15分間、約3000RPM)で分離し、2つのアリコートに分けて、グルコース分析の場合は約-20℃、PK分析の場合は-70℃で凍結保存する。
血漿グルコース濃度は、自動Beckman AU480 Clinical Chemistry Analyzer(Beckman Coulter,Brea,CA)を使用して決定され、Graphpad Prism 8でグラフ化される。
免疫親和性-LC/MSブタ血漿アッセイ:試験実施例のPKを特徴付けるために、血漿試料(100μLアリコート)を、免疫沈降とそれに続くLC/MS分析により無傷の実施例濃度について分析する。試験実施例を使用して標準及びブランク試料を100%対照ブタ血漿で調製し、安定した同位体標識抗体(実施例とは無関係)を内部標準として全ての標準及び試料に添加する。免疫沈降では、ビオチン標識抗ヒトマウス抗体(Fitzgerald、カタログ番号10R-I134E)を捕捉試薬として使用し、その後、Dynal M-280ストレプトアビジンコーティング磁気ビーズ(Invitrogen 60210)に結合させる。磁気ビーズ固定化試料を0.1%CHAPS、続いてPBSで洗浄し、試験実施例及びその内部標準を20%ACN、2%ギ酸水溶液、及び20%Invitrosol(Invitrogen,46-5553)を含む溶液で溶出する。血漿試料は、Thermo Q/Exactive Plus質量分析計を使用して、0.1~52.3ng/mL(0.016~8.0nM)の範囲にわたって定量化される。
薬物動態分析:非コンパートメント薬物動態分析は、Phoenix WinNonLin v8.1を使用して実施される。PK分析では、排出半減期の推定に使用される濃度は、平均、投与の50時間~160時間後(3.6nmol/kg SCに相当)である。
Figure 2023526069000024
Figure 2023526069000025
表6A及び6Bのデータは、1型糖尿病のブタモデルにおける3つ全ての実施例のインビボでの強力かつ持続的なグルコース低下効果を示す。
配列
配列番号1 修飾インスリンA鎖(A14E);式IのA鎖
GIVEQCCTSICSLEQLENYCN
配列番号2 修飾インスリンB鎖(B16H、B25H、desB30);式IのB鎖
FVNQHLCGSHLVEALHLVCGERGFHYTPK
ここで、29位のLysは、Lys側鎖のエプシロン-アミノ基とHOC-(CH2)18-CO-γGlu-γGlu-γGlu-X-とのコンジュゲーションによって化学修飾され、Xは、-Lys-Gly-、-Lys-(2-[2-(2-アミノエトキシ)エトキシ]酢酸)-、又は-εLys-Gly-である。
配列番号3 実施例1のB鎖
FVNQHLCGSHLVEALHLVCGERGFHYTPK
ここで、29位のLysは、Lys側鎖のエプシロン-アミノ基とHOC-(CH18-CO-γGlu-γGlu-γGlu-Lys-Gly-とのコンジュゲーションによって化学修飾される。
配列番号4 実施例2のB鎖
FVNQHLCGSHLVEALHLVCGERGFHYTPK
ここで、29位のLysは、Lys側鎖のエプシロン-アミノ基とHOC-(CH18-CO-γGlu-γGlu-γGlu-Lys-(2-[2-(2-アミノエトキシ)エトキシ]酢酸)-とのコンジュゲーションによって化学修飾される。
配列番号5 実施例3のB鎖
FVNQHLCGSHLVEALHLVCGERGFHYTPK
ここで、29位のLysは、Lys側鎖のエプシロン-アミノ基とHOC-(CH18-CO-γGlu-γGlu-γGlu-εLys-Gly-とのコンジュゲーションによって化学修飾される。
配列番号6 C末端C9エピトープ
TETSQVAPA
配列番号7 単鎖インスリン
MHHHHHHQAIFVLQGSLDQDPEFENLYFQIEGGRFVNQHLCGSHLVEALHLVCGERGFHYTPKRREAEDLQVGQVELGGGPGAGSLQPLALEGSLQRGIVEQCCTSICSLEQLENYCN
配列番号8 修飾インスリンB鎖(B16H、B25H、desB30)
FVNQHLCGSHLVEALHLVCGERGFHYTPK

Claims (17)

  1. 式Iの化合物:
    Figure 2023526069000026
    (式中、Xは、-Lys-Gly-、-Lys-(2-[2-(2-アミノエトキシ)エトキシ]酢酸)-、及び-εLys-Gly-からなる群から選択される)、又はその薬学的に許容される塩。
  2. Xが、-Lys-Gly-である、請求項1に記載の化合物、又はその薬学的に許容される塩。
  3. Xが、-Lys-(2-[2-(2-アミノエトキシ)エトキシ]酢酸)-である、請求項1記載の化合物、又はその薬学的に許容される塩。
  4. Xが、-εLys-Gly-である、請求項1に記載の化合物、又はその薬学的に許容される塩。
  5. 式:
    Figure 2023526069000027
    である、請求項1に記載の化合物、又はその薬学的に許容される塩。
  6. 式:
    Figure 2023526069000028
    である、請求項1に記載の化合物、又はその薬学的に許容される塩。
  7. 式:
    Figure 2023526069000029
    である、請求項1に記載の化合物、又はその薬学的に許容される塩。
  8. 請求項1~7のいずれか一項に記載の化合物、又はその薬学的に許容される塩と、1つ以上の薬学的に許容される賦形剤と、を含む薬学的組成物。
  9. 患者のI型及び/又はII型糖尿病を治療する方法であって、それを必要とする患者に、有効量の請求項1~7のいずれか一項に記載の化合物、若しくはその薬学的に許容される塩、又は請求項8に記載の薬学的組成物を投与することを含む、方法。
  10. 患者の高血糖症を治療する方法であって、それを必要とする患者に、有効量の請求項1~7のいずれか一項に記載の化合物、若しくはその薬学的に許容される塩、又は請求項8に記載の薬学的組成物を投与することを含む、方法。
  11. 治療に使用される、請求項1~7のいずれか一項に記載の化合物、又はその薬学的に許容される塩。
  12. I型及び/又はII型糖尿病の治療に使用される、請求項1~7のいずれか一項に記載の化合物、又はその薬学的に許容される塩。
  13. 高血糖症の治療に使用される、請求項1~7のいずれか一項に記載の化合物、又はその薬学的に許容される塩。
  14. 式:
    Figure 2023526069000030
    からなる群から選択される化合物、又はその薬学的に許容される塩。
  15. 請求項14に記載の群から選択される化合物を使用して、式Iの化合物又はその薬学的に許容される塩を調製するための、プロセス。
  16. 糖尿病の治療のための薬物の製造における、請求項1~7のいずれか一項に記載の化合物、又はその薬学的に許容される塩の使用。
  17. 高血糖症の治療のための薬物の製造における、請求項1~7のいずれか一項に記載の化合物、又はその薬学的に許容される塩の使用。
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