JP3129722B2

JP3129722B2 - 新規インスリン誘導体

Info

Publication number: JP3129722B2
Application number: JP01336787A
Authority: JP
Inventors: ラスツロ・フエルテジ; カール・ガイゼン; ギユンター・ヨハネス・リース; クラウス・ザウバー
Original assignee: ヘキスト・アクチエンゲゼルシヤフト
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1989-12-27
Publication date: 2001-01-31
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: JPH02225498A; US5506202A; GR3019560T3; PH27425A; ES2085271T3; IE894200L; IL92905A0; ZA899946B; NZ231944A; IL92905A; HUT53150A; PT92757B; CA2006818A1; EP0376156A2; NO180379B; EP0376156B1; NO895296D0; DK173178B1; NO180379C; DK669889D0

Description

【発明の詳細な説明】知られているように糖尿病（disease diabetes melli
tus）の治療には相当量のインスリンおよびインスリン
誘導体が必要であり、またそれらの一部は工業的規模で
生産されてもいる。様々な作用プロフイールをもった相
当数の既存のインスリン組成物および修飾物が存在する
にも拘らず、個体相互間のおよび個体自体内の変動を伴
う生物間差の故に、一般と異なる性質および作用特徴を
有する別のインスリン生成物が依然として必要とされて
いる。

遅延作用を有するインスリン誘導体は、例えばEP−B
132,769およびEP−B 132,770などに記載されている。こ
れらは詳細には、次の式I: （ここで式中、 R¹はＨまたはＨ−Pheを表わし、 R³⁰は中性で、遺伝子的にコード化可能なＬ−アミノ
酸の残基であり、そして R³¹は事実上（in nature）塩基性であって50個までの
炭素原子を有し、その構造には０〜３個のα−アミノ酸
が関与し、そして適切な場合に存在する末端カルボキシ
ル官能が遊離状態で、エステル官能として、アミド官能
として、ラクトンとして存在するか、またはCH₂OHに還
元されていてもよい、生理学的に許容し得る有機基を表
わす）で示される、インスリンＢ鎖のB31位が基本的に修飾さ
れた誘導体である。

これらインスリン誘導体の特徴は5.8〜8.5の等電点
（等電フオーカシングにより測定）である。等電点（こ
れは未修飾天然インスリンまたはプロインスリン等電点
（pH＝5.4）と比較すると中性域にシフトしている）
は、塩基性修飾の結果分子表面に局在する付加的な陽性
荷電によって決まる。これによって塩基性修飾を伴うこ
れらインスリン誘導体は、例えば中性域では通常溶解状
態にある天然インスリンまたはプロインスリンよりも、
生理学的中性域における溶解性が低下する。

式Ｉで示される塩基性修飾を伴うインスリン誘導体の
遅延またはデポー作用は、等電点における難溶性に由来
している。前記二つの刊行物には、誘導体に応じてトリ
プシンまたはトリプシン様および／またはカルボキシペ
プチダーゼＢまたはカルボキシペプチダーゼＢ様および
／またはエステラーゼ活性により生じる付加的塩基性基
の除去によって、生理学的条件下におけるインスリン誘
導体の再溶解が達成されると記載されている。各場合に
除去される基は純生理学的代謝物であるか、または易代
謝性の生理学的に許容し得る物質である。

インスリンを塩基性修飾した結果としての前述のデポ
ー原理は、その後、更に、主としてＡおよびＢ鎖内を塩
基性修飾した他のインスリン誘導体（例えばEP−A 0,19
4,864およびEP−A 0,254,516参照）の提供および相当す
る使用により利用されている。

A₁位を超えたＡ鎖延長部に塩基性修飾を有するいくつ
かのインスリン誘導体も知られている（P.Rsen et a
l.,Biochem.J.（1980），186,945−952参照）。修飾成
分として塩基性アミノ酸を有するかかるインスリン誘導
体として、前記文献には特定的に、 Lys−Arg−Gly^A1−ウシインスリン、 Arg−Gly^A1−ウシインスリン、 Arg−Arg−Gly^A1−ウシインスリン、および Arg−Arg−Arg−Gly^A1−ウシインスリンが記載されている。これらのインスリン誘導体は未修飾
インスリンに比べ相当にマイナーな生物活性を有するも
のとされている（特に前記文献記事中の第947頁の第１
表参照）。しかしながら、究極のデポー活性については
前記記事中には全く開示されていない。

糖尿病の疾病を有利に治療すべく前述のデポー原理を
更に拡大しそして利用可能にしようとして、研究の結果
このたび、塩基性修飾を伴う新しいインスリン誘導体群
を見出した。これらはA0位に塩基性アミノ酸アルギニン
が局在する次の式IIで示されるインスリン誘導体であ
る：（ここで式中、ａ） R³⁰＋R³¹＝OHまたはｂ） R³⁰＝中性の、遺伝子的にコード化可能な、Ｌ−
アミノ酸、および R³¹＝OHまたは事実上（in nature）塩基性であって50
個までの炭素原子を有し、その構造に０〜３個のα−ア
ミノ酸が関与しそして適切な場合には存在する末端カル
ボキシル官能が遊離状態で、エステル官能として、アミ
ド官能として、ラクトンとして存在するかまたはCH₂OH
に還元され得る、生理学的に許容し得る有機基。

ただし、同時にR³⁰＝Ala、R³¹＝OHであってＡ−およ
びＢ−鎖がウシインスリンの配列である場合〔すなわ
ち、A0−Arg−ウシインスリン〕を除く。）。

これらのインスリン誘導体の生理学的に許容し得る塩
（例えばアルカリ金属またはアンモニウム塩）も本発明
に包含される。

これらの新規インスリン誘導体は、A0位が塩基性修飾
される結果（やはり塩基性修飾を有する既知のインスリ
ン誘導体と同様）遅延作用プロフイール、および（塩基
性修飾を有する既知のインスリン誘導体と比較した場
合）体内許容性に関し、際立った長所を有している。ま
たP.Rsen et al.の前述の論文に鑑みれば、それらの
生物活性が天然インスリンのそれに対応するということ
は全く驚くべきことでもある。

ａ） R³⁰＋R³¹＝OHである式IIの化合物は対応するA0−
Arg−de−B30−インスリンである；これらの化合物は特
に好ましい。

ｂ）あるいはまた、式IIのR³⁰＝中性の、遺伝子的に
コード化可能なＬ−アミノ酸、およびR³¹＝OHまたは事
実上塩基性であって50個までの炭素原子を有する相当す
る生理学的に許容し得る有機基であってもよい。

中性の、遺伝子的にコード化可能なＬ−アミノ酸（R
³⁰について）は、Gly、Ala、Ser、Thr、Val、Leu、Il
e、Asn、Gln、Cys、Met、Tyr、PheおよびProであり、そ
してAla、ThrおよびSerが好ましく、特にThrが好まし
い。

R³¹＝OHである場合には、生成するインスリン誘導体
は対応するインスリンとは、A0位（Arg）が修飾されて
いる点のみ異なる。特に好ましい中性の遺伝子的にコー
ド化可能なＬ−アミノ酸であるThr、およびＡおよびB1
〜B29鎖がヒトインスリン配列の場合、これはA0−Arg−
ヒトインスリンである。

R³¹が、事実上塩基性でありそして50個までの炭素原
子を有する相当する生理学的に許容し得る有機基である
場合、得られるインスリン誘導体は基本的にA0位に付加
的Arg残基が存在する点でのみ、導入部に記載の刊行物E
P−B 132,769およびEP−B 132,770による塩基性修飾を
有するインスリン誘導体と異なる。

R³¹の構造のα−アミノ酸が全く関与しない場合、こ
のラジカルに適した塩基性基の例は次のとおりである：
アミノ−（C₂〜C₆）−アルコキシ、（C₁〜C₄）−アルキ
ルアミノ−（C₂〜C₆）−アルコキシ、ジ−（C₁〜C₄）−
アルキルアミノ−（C₂〜C₆）−アルコキシ、トリ−（C₁
〜C₄）−アンモニオ−（C₂〜C₆）−アルコキシ、アミノ
−（C₂〜C₆）−アルキルアミノ、〔（C₁〜C₄）−アルキ
ルアミノ〕−（C₂〜C₆）−アルキルアミノ、ジ−（C₁〜
C₄）−アルキルアミノ−（C₂〜C₆）−アルキルアミノま
たは〔トリ−（C₁〜C₄）−アルキルアミノ〕−（C₂〜
C₆）−アルキルアミノ、特に、−Ｏ−〔CH₂〕_ｐ−NR₂、
−Ｏ−〔CH₂〕_ｐ−ＮR₃、−NH−〔CH₂〕_ｐ−NR₂また
は−NH−〔CH₂〕_ｐ−ＮR₃〔式中、ｐ＝２〜６であ
り、そしてＲは同一であるかまたは異なり、そして水素
または（C₁〜C₄）アルキルを表わす〕。

３個までのα−アミノ酸がR³¹の構造に関与する場
合、これらは主として中性または塩基性の天然Ｌ−アミ
ノ酸および／または後者に相当するＤ−アミノ酸であ
る。中性の天然アミノ酸は、特に、Gly、Ala、Ser、Th
r、Val、leu、Ile、Asn、Gln、Cys、Met、Tyr、Phe、Pr
oおよびHypである。塩基性の天然アミノ酸は、特に、Ar
g、Lys、Hyl、Orn、CitおよびHisである。中性のα−ア
ミノ酸のみが関与する場合、（R³¹を事実上塩基性とす
るためには）その末端カルボキシル官能は遊離であって
はならない。反対にこの場合にはそのカルボキシル官能
は塩基性基でアミド化またはエステル化されていなけれ
ばならず、またこのタイプの適切な塩基性基は、例え
ば、α−アミノ酸がR³¹の構造に全く関与しない場合に
ついて既述した塩基性基である。もちろん、これらの塩
基性エステルまたはアミド基は塩基性α−アミノ酸のカ
ルボキシル官能をブロツクすることもできる。中性のエ
ステルまたはアミド基、例えば（C₁〜C₆）−アルコキ
シ、（C₃〜C₆）−シクロアルコキシ、NH₂、（C₁〜C₆）
−アルキルアミノまたはジ−（C₁〜C₆）−アルキルアミ
ノなども、ブロツキングが所望される場合、塩基性α−
アミノ酸のカルボキシル官能のブロツキングに適切であ
り得る。

もちろん、末端カルボキシル官能は末端アミノ酸がヒ
ドロキシアミノ酸である場合にのみラクトン形態であり
得る。

末端カルボキシル官能をCH₂OHに還元することも更に
可能である。

R³¹は、好ましくは、１、２または３個の前述の塩基
性天然アミノ酸で構成される;R³¹は特に好ましくはArg
−OHまたはArg−Arg−OHである。

R³¹の特に好ましい意味は、R³⁰＝Ala、ThrまたはSe
r、特にThr、と組合せるのが好ましい。R³⁰＝Thrおよび
Ａ鎖およびB1〜B29鎖＝ヒトインスリン配列とした場合
の結果はA0−Arg−B31−Arg−OHヒトインスリンおよびA
0−Arg−B31−Arg−B32−Arg−OHヒトインスリンであ
る。

式IIのＡ鎖およびB1〜B29鎖は基本的にあらゆる可能
なインスリンの配列であってよい。しかしながら、それ
らは、好ましくは、ヒト、ブタまたはウシインスリンの
配列、特にヒトインスリンの配列（これはブタインスリ
ンのA1〜A21およびB1〜B29配列に一致する）である。

式IIのインスリン誘導体の等電点は5.5〜9.0である
（等電フオーカシングにより測定）。

式IIのインスリン誘導体はａ）次の式IIIまたはIV 〔ここで式中、Ｘ＝同一のまたは異なる遺伝子的にコード化可能なＬ
−アミノ酸、Ｙ＝LysまたはArg、ｎ＝０または１〜60の整数、 R₁およびR₂＝OHまたは天然アミノ酸の所望により誘導体化された残基、また
は１〜90個、好ましくは70〜80個、の天然アミノ酸より
成る所望により誘導体化されたペプチド残基。

R³⁰およびR³¹は式IIにおけるのと同じ意味を有し、そ
してＡおよびＢ（１〜29）鎖は好ましくはヒト、ブタ、
またはウシインスリンの、特にヒトまたはブタインスリ
ンの配列を有する。〕で示されるインスリン生成物をリジルエンドペプチダー
ゼと接触させ、Lys残基のＣ末端の結合を開裂させ、そ
して適切な場合（すなわちＹ＝Argである場合）にはト
リプシンまたはトリプシン様プロテアーゼとも混合さ
せ、Ｂ鎖からR₁−Ｙ部分を除去し、そして式II aで示さ
れるA0−Arg−de−B30−インスリン誘導体を生成させ、
および／またはｂ）式II bで示されるインスリン誘導体を製造するた
めに、式II aで示されるA0−Arg−de−B30−インスリン
誘導体をリジルエンドペプチダーゼまたはトリプシン
の、またはトリプシン様プロテアーゼの存在下に式Ｖ HR³⁰−R³¹ （Ｖ）（式中、R³⁰およびR³¹は式II bについて特定された意味
を有し、そして存在する遊離のCOOH、OH、SH、NH₂、グ
アニジノおよび／またはイミダゾール官能は自体既知の
方法で保護された形態であってもよい）で示される化合物と反応させ、そして次に、適切な場合
に存在する保護基を自体既知の方法で除去し、またはｃ）次の式VI で示されるA0−Arg−de−オクタペプチド（B23〜30）−
インスリンをトリプシンまたはトリプシン様プロテアー
ゼの存在下に次の式VII Ｈ−Gly−Phe−Phe−Tyr−Thr−Pro−Lys−R³⁰−R³¹
（VII）（ここで式中、R³⁰およびR³¹はａ）およびｂ）において
式IIについて特定された意味を有し、そして存在する遊
離のCOOH、OH、SH、NH₂、グアニジノおよび／またはイ
ミダゾール官能は自体既知の方法で保護された形態であ
ってもよい）で示される化合物と反応させ、そして次に適切な場合に
存在する保護基を自体既知の方法で除去し、またはｄ）次の式II′ （ここで式中、R³⁰およびR³¹は式II（a/b）におけるの
と同じ意味を有し、そしてその反応性アミノ基（A1−Gl
yのアミノ基は除く）は既知の方法により保護された形
態にある）で示されるインスリン（誘導体）を、アミノ基が同じく
既知の方法て保護されており、またCOOH基が適切な場合
には活性化された形態にあるアルギニンと反応させ、そ
して次に存在する保護基を既知の方法で除去することに
より製造することができる。

得られる式IIのインスリン誘導体は所望により既知の
方法で相当する生理学的に許容される塩に変えることが
できる。

前述の変法ａ）〜ｄ）を以下詳細に説明する：変法ａ）：出発物質IIIおよびIVの式の説明：記号Ｘは式IIIに存在しそして同一のまたは異なる遺
伝子的にコード化し得るアミノ酸である。次のアミノ酸
（各々Ｌ体）は遺伝子的にコード化可能である： Gly、Ala、Ser、Thr、Val、Leu、Ile、Asp、Asn、Gl
u、Gln、Cys、Met、Arg、Lys、His、Tyr、Phe、Trp、Pr
o 式IVのラジカルR₁およびR₂におけるまたはそれらの為
の中性アミノ酸は特にGly、Ala、Ser、Thr、Val、Leu、
Ile、Asn、Gln、Cys、Met、Tyr、Phe、Pro、Hyp、Arg、
Lys、Hyl、Orn、CitおよびHisである。

アミノ酸およびペプチド鎖は常法により誘導体化する
ことができる。すなわち、それらにアミノおよび／また
はカルボキシル基に対しペプチド化学において慣用され
る保護基を付与することができる。

式IIIの化合物およびそれらのジスルフイド橋のない
前駆体は、好ましくは遺伝子工学的方法、特にEP−A 0,
289,936に開示された方法により製造される。そこに記
載された前駆体はサルインスリンに短ペプチド架橋員を
介して（所望により切縮められた）tendamistatが連結
したものから成る融合タンパク質である。このタイプの
融合タンパク質はストレプトマイセス類（Streptomycet
es）細胞で発現させ培地中に分泌させることができ、そ
こからそれらを特に容易に単離することができる。西独
特許出願P38 37 273.8（HOE 88/F 313）は、インスリン
のＡおよびＢ鎖が正しいジスルフイド橋連結を有しそし
てＣペプチドがアミノ酸リジンまで切縮められた特別に
設計された融合タンパク質を提案している。これと全く
同様にして、Ｃ鎖がアミノ酸アルギニンまで切縮められ
た融合タンパク質を製造することができる。しかしなが
ら、提案された方法の特に有利な改変は、アミノ酸アル
ギニンのコドンを融合タンパク質の遺伝子中に存在する
リジンのコドンに結合させることより成り、従ってその
結果、そのＣ鎖がLys−Argより成る融合タンパク質が得
られる。

相当する融合タンパク質はまた自体知られた他の方
法、例えばEP−A 0,227,938 EP−A 0,229,998、EP−A
0,286,956およびEP−A 0,290,005の方法により大腸菌
（E.coli）で製造することもできる。

式IVの化合物、およびそれらの前駆体は、個個の鎖を、好ましくは遺伝子工学により、例えば、EP−A 0,28
9,936、EP−A 0,286,956、EP−A 0,229,998、EP−A 0,2
27,938およびEP−A 0,290,005の方法に従って形成させ
ることにより製造される。次いで、適切な場合には適当
な形の保護基を備えた鎖を自体既知の方法により連結す
る。このタイプの方法については文献に様々な記述があ
る（例えばP.G.Katsoyannis et al.,J.Am.Chem.Soc.85,
2863−2865（1963）参照）。

変法ａ）を実施するには、式IIIまたはIVの化合物を
次に、例えばリソバクター・エンザイモゲネス（Lysoba
cter enzymogenes）からのリジルエンドペプチダーゼと
水性溶液または懸濁液中で接触させる。純酵素の使用量
（重量基準）は、式IIIまたはIVの出発インスリン物質
量の約1/50〜1/10,000が好ましく、約1/100〜1/1,000が
特に好ましい。

反応混合物のpHは比較的広い範囲にわたって変え得
る。しかしながら、約5.5〜10.5の範囲が好ましく、約
７〜９の範囲が特に好ましい。

反応温度は好ましくは室温である。

反応時間は主として酵素量に依存し、そして数分〜数
日、好ましくは数時間である。

酵素リジルエンドペプチダーゼはリジンのカルボキシ
ル側にアミノ酸リジンを含有するペプチド鎖を開裂す
る。従って、式IIIおよびIVの化合物より得られるもの
は、（Ｙ＝Lysの場合）A0−Arg−de−B30−インスリン
であり、これは自体既知の方法により精製することがで
きる。出発化合物IIIおよびIVのＹがArgである場合に
は、基R₁−Ｙ−PheがＢ鎖のＮ−末端に保持される。次
にＢ鎖からのラジカルR₁−Ｙ（＝R₁−Arg）の除去を、
引続きトリプシンまたはトリプシン様プロテアーゼによ
る開裂により行う必要があるが、これは、中間生成物
（R₁−Arg−Phe−・・・）の単離を行うことなく、また
はその後で行うことができる。次いで、形成されるA0−
Arg−de−B30−インスリン誘導体の単離および精製を既
知の方法で行う。

文献にはリジルエンドペプチダーゼはトリプシン様エ
ンドペプチダーゼに包含され、また、しばしばそれらに
加えても記載される。ここでは後者の見解を選択する。

変法ｂ）：これは、式Ｖの化合物を（例えば変法ａ）により得ら
れる）A0−Arg−de−B30−インスリン誘導体（式II aで
示される）に連結して式II bのA0−Arg−インスリンま
たは−インスリン誘導体とするカプリング反応である。
これは自体既知の方法により、例えばEP−B 0,056,951
にトランスアミド化について記載された方法と同様にし
て行われる。

この場合に保護基を備えた出発物質を用いたときは、
保護基は最後に既知の方法で再び除去すべきである。

変法ｃ）：式VIの出発物質は、変法ａ）の出発物質と同様にして
得ることができる。式VIIのペプチドとの連結は自体既
知の方法で行われる（例えばInouye et al.,J.Am.Chem.
Soc.101,751−752（1979）参照）。

この場合も、（保護基を設けた出発物質を用いたとき
は）保護基は最後に再び除去すべきである。

変法ｄ）：これは式II′のインスリン誘導体のA0位へのアルギニ
ン連結である。

式II′のインスリン誘導体（この場合にはA1−Glyの
アミノ基は未保護のままにしておかねばならない）およ
びアミノ酸アルギニンのいずれにおいても、アミノ基に
適した保護基は、ペプチド化学においてアミノ基に慣用
される保護基、例えばベンジルオキシカルボニル、tert
−ブチルオキシカルボニルまたはフルオレン−９−イル
−メトキシカルボニル基である。

遊離カルボキシル基を有する出発アルギニンを用いる
ときは、A1−Glyとの連結をカルボジイミドを用いて行
うのが便利である。あるいは、カルボキシル基を“活性
化する”、すなわち、それを実際の反応の前に、活性化
された形、例えば酸ハライドまたはアジドの形に変える
のが便利である。

式II（a/b）のインスリン誘導体およびその生理学的
に許容し得る塩は、主として、糖尿病治療用薬学的組成
物の為の活性物質として用いられる。

従って、本発明は、少くとも一種の式IIのインスリン
および／または少くとも一種のその生理学的に許容し得
る塩を、溶解された、無定形のおよび／または結晶の
形、好ましくは無定形のおよび／または結晶の形で含む
薬学的組成物にも関する。

この薬学的組成物に好ましい式IIのインスリン誘導体
は A0−Arg−De−B30−ヒトインスリン、 A0−Arg−ヒトインスリン、 A0−Arg−B31−Arg−OH−ヒトインスリンおよび A0−Arg−B31−Arg−B32−Arg−OH−ヒトインスリンおよびそれらの生理学的に許容される塩である。

この薬学的組成物は好ましくは、適当な張度調節剤（tonicizing agent）、適当な保存剤、および適切な場合には適当な緩衝剤、および適切な場合には、ある亜鉛イオン濃度または他
のデポー主剤（principle）例えば硫酸プロタミン、をもちろんすべて滅菌水性溶液または懸濁液中に含有す
る約3.0〜9.0、好ましくは約5.0〜8.5のpHを有する注射
用溶液または懸濁液である。活性物質以外の組成物成分
全体が組成物ビヒクルを形成する。

適当な張度調節剤の例はグリセロール、グルコース、
マンニトール、NaCl、カルシウムまたはマグネシウム化
合物、例えばCaCl₂、MgCl₂などである。

適当な保存剤の例はフエノール、ｍ−クレゾール、ベ
ンジルアルコールおよび／またはｐ−ヒドロキシ安息香
酸エステルである。

特に約5.0〜8.5にpHを調節するのに用いることができ
る緩衝物質の例は、酢酸ナトリウム、クエン酸ナトリウ
ム、燐酸ナトリウムなどである。その他、pH調節に適し
ているのは生理学的に許容し得る希酸（典型的にはHC
l）またはアルカリ（典型的にはNaOH）である。

組成物が亜鉛を含有する場合、約１μｇ〜2mg、特に
約５μｇ〜200μｇの亜鉛（1mlあたり）という含有量が
好ましい。

本発明の組成物の作用プロフイールを変えるために他
の修飾された（EP−B 132,769およびEP−B 132,770参
照）および／または未修飾のインスリン、好ましくはウ
シ、ブタまたはヒトインスリン、特にヒトインスリン、
を混合することも可能である。

活性物質の好ましい濃度は、約１〜1500、好ましくは
約５〜1000、特に好ましくは約40〜400国際単位/mlに相
当する濃度である。

薬学的組成物は、少くとも一種の式IIのインスリン誘
導体および／または少くとも一種のその生理学的に許容
し得る塩を、適切な場合には他の修飾されたおよび／ま
たは未修飾のインスリンまたはそれらの誘導体と共に、
生理学的に許容し得るビヒクルを用いて、適切な場合に
は適当な添加剤および助剤と共に、適当な剤形に変える
ことにより製造される。

本発明を以下の実施例により詳細に説明する。

変法ａ）によるA0−Arg−de−B30−ヒトインスリンの製
造Ａ）式IIIの出発物質の製造 A1）第１表に記載の合成遺伝子（１）を自体既知の方法で
ホスホルアミダイト法により化学的に合成する。ストレ
プトマイセス類がＧおよびＣを好むことをコドンの選択
に際し考慮に入れた。EP−A 0,289,936（そこに記載さ
れる第２表）におけるサルプロインスリンをコードする
遺伝子と同様、第１表に示された遺伝子も５′末端に制
限酵素EcoR Iに典型的な突出配列を有する。構造遺伝子
の下流には２個の停止コドンおよび酵素Sal Iの認識部
位を有するリンカー配列が存在する。３′末端には制限
酵素Hind IIIに対応する突出配列が存在する。

商業的に入手可能なプラスミドpUC19を酵素EcoR Iお
よびHind IIIで切断し、そして第１表に示された合成遺
伝子（１）を連結する。これによりプラスミドpI3
（２）が得られる。増幅後、合成遺伝子を酵素EcoR Iお
よびSal Iを用いて断片（３）として切り出す。

プラスミドpUC19をSma Iで完全に消化し、そして第２
表に示されたターミネータ配列（４）に連結する。正し
い方向にこの配列を含むプラスミドをpT3（５）と呼
ぶ。

このプラスミド（５）をEcoR Iで開き、そして開裂部
位をDNAポリメラーゼで填める（Klenow断片）。再連結
によりプラスミドpT4（６）が得られる。このプラスミ
ドを酵素Sal IおよびSph Iで開きそして大断片（７）を
単離する。

プラスミドpKK400（８）（EP−Ａ−0,289,936の第４
図（20）参照）をSph IおよびEcoR Iで切断し、そしてt
endamistat遺伝子を有する小断片（９）を単離する。

断片（３）、（７）および（９）の連結により、tend
amistat配列の次に12個のアミノ酸をコードする架橋員そして、その後に修飾されたプロインスリンの遺伝子が
くるプラスミドpKK700（10）が得られる。このアレンジ
メントの正しさをSph IおよびSst Iで切断することによ
りチエツクしたところ、約3.5kbのサイズのプラスミド
から826bpの断片が得られる。ジデオキシ法によるDNA配
列決定により、配列の正しいことが確認されている。

Ｃペプチドとして働くLysがArgにより置き換えられた
遺伝子構成は同様にして製造される。このためには、Ly
sをコードするトリプレツトをCCCで置き換える。プラス
ミドp15、およびこれよりベクターpKK800が同様にして
得られる。

第１図はここに記載したA1法による遺伝子構築を説明
したものであるが、スケールは真実のものではない。

A2） EP−A 0,289,936に記載のベクターpGF1と同様にし
て、ベクターpKK700およびpKK800から発現プラスミドpG
F4およびpGF5を製造する。このために、ベクターpKK700
およびpKK800からそれぞれSph IおよびSst Iを用いた二
重消化によりそれぞれ826および823bpのインサートを単
離し、そしてこれらのDNA断片を同じ酵素で開裂させた
発現プラスミドpIJ 702に連結する。連結混合物をS.リ
ビダンス（lividans）TK 24に形質転換し、そしてtenda
mistat活性を示す（プレート試験）チオストレプトン抵
抗性形質転換体からプラスミドDNAを単離する。すべて
の陽性クローンは使用されたpKK700またはpKK800を含
む。

コード化された融合タンパク質は既知の方法で発現さ
せることができる。形質転換株S.リビダンスTK24を振盪
フラスコ中28℃で４日間インキユベートし、そして菌糸
体を遠心分離により培養液から分離した場合、融合タン
パク質は次のようにして透明溶液中に検出することがで
きる： 10〜100μの溶液を20〜200μの15％強度トリクロ
ロ酢酸と混合し、そして沈澱したタンパク質を遠心分離
により集め、洗浄し、そしてSDS−含有サンプル緩衝液
にとる（U.Laemmli,Nature 227（1970）680−685）。90
℃で２分間インキユベートした後10〜17％SDSポリアク
リルアミドゲルでの電気泳動により分画する。分子量15
KDのタンパク質、すなわち、tendamistatおよびプロイ
ンスリンより成る融合タンパク質に対して予測される分
子量範囲にあるものが得られる。（式IIIに包含される
生成物である）融合タンパク質はtendamistatに対する
抗体、およびインスリンに対する抗体と反応する。

A3）菌株維持および発酵 A2）よりの組換えプラスミドpGF4を含むS.リビダンス
株を複合（complex）栄養培地としてR2YE培地（Hopwood
et al.,Genetic Manipulation of Streptomyces:A Lab
oratory Manual;John Innes Foundation,Norwich,英国;
1985）を含む栄養寒天プレートに画線し、そして25〜30
℃、好ましくは28℃でインキユベートする。プラスミド
を安定させるために、胞子形成培地は選択添加剤とし
て、20μg/ml濃度のチオストレプトンを含有する。胞子
形成が生じた後、水の層をプレートに入れそして超音波
処理することにより胞子を集める。胞子力価測定（titr
ation）後、10¹⁰胞子/mlの20％水性グリセロール中の溶
液を調製し、そして−20℃で貯蔵する。

A4）培養の実施（setting up）予備培養培地としては大豆粉（20g/）、グルコース
（10g/）、コーンスターチ（2g/）、尿素（1g/
）、硝酸アンモニウム（1g/）、麦芽エキス（5g/
）およびKH₂PO₄（2g/）、そして選択添加剤として
の10〜50μg/濃度のチオストレプトンより成る複合栄
養培地を用いる。５×10⁹胞子／（最終容量）を接種
物として用いる。予備培養液を220rpmおよび27℃で振盪
し、そして60時間後、1:20の希釈割合で主培養液に移
す。

主培養液としてはpHが7.2に調節され、そして可溶性
デンプン（40g/）、コーンステープリカー（4g/
）、スキムミルク粉（7g/）、グルコース（10g/
）、（NH₄）₂SO₄（12g/）および大豆粉（4g/）よ
り成る複合栄養培地である。

発酵は慣用の撹拌タンク発酵槽で、0.5vvmで通気し20
0〜240rpmで撹拌しながら25℃で48時間行う。発酵完了
後の培養液の処理は、細胞ペレツトをエアロゾル形成回
避のため密閉した漏斗を通して吸引過することにより
培養液から分離することより成る。透明培養液は目
的とする融合タンパク質を含有する。

融合タンパク質の収率は、主培養液のpHをNaOHおよび
３％リン酸で6.5〜7.2、好ましくは6.9に一定に保つ
と、約20％まで高くなる。

A5）融合タンパク質PTF1の単離 EP−A 0,289,936の方法に従って得られるプラスミド
にコード化された融合タンパク質（以下PTF1と呼ぶ）を
製造するためのストレプトマイセス・リビダンス（Stre
ptomyces lividans）発酵よりの30の培養液を4.0gの
ｐ−クロロ−ｍ−クレゾールと混合し、そして30分間放
置して培養物を殺菌する（Kill）。この後、バイオマス
をフイルタプレスで分離し、そして液を冷却しながら
トリクロロ酢酸でpH4.0に調節する。３時間後、沈澱を
遠心分離により集める。次いで10倍量のアセトンと共に
撹拌して脂肪を除去する。アセトン相を去して捨て
る。タンパク質PTF1を6M尿素溶液中に懸濁しそしてpHを
7.5に調節することにより溶解し、そして残る不溶物を
改めて遠心分離することにより除去する。その透明液相
は、3M尿素中Tris/HCl緩衝液（pH7.5）で平衡させたＱ
−Sepharoseカラムに直接かけることができる。カラ
ム（直径5cm、高さ15cm）は300mlのイオン交換体を含有
する。溶出は０〜0.5M NaCl/尿素溶液を用いて行う。PT
F1−含有画分を集めそして透析して塩を除く。次に300m
gの濃縮生成物を巨孔（macrobore）Nucleosil 120〜1
0 C4 HPLCカラムにかけそして漸増量のアセトニトリル
を添加した0.1％強度トリフルオロ酢酸で溶出する。タ
ンパク質PTF1を36％強度アセトニトリルを用いてカラム
から脱着させる。溶媒を対応画分から真空下に除去す
る。186mgの純PTF1が得られる。構造式を第2A図に示す
（アミノ酸配列のコピーは第2B図に示す）。

A6）融合タンパク質PTF1の再生 34mgのPTF1を70mlの8M尿素（pH8.6）に溶解し、そし
てヘリウムを５分間通す。次に760μのβ−メルカプ
トエタノール（pH10.5）を添加する。30分間還元後、酸
素の排除下に16時間グリシン/NaOH緩衝液（pH10.5）に
対して透析する。この後、空気を通じ、次いでその混合
物を酸性化し、そしてNucleosil 120〜10 C4で分離す
る。この再生生成物の構造を第3A図に示す（アミノ酸配
列のコピーは第3B図に示す）。

収率は8.2mgで、これは理論値の24％に相当する。

A7）タンパク質PGF4の単離 A4）におけると同様に製造されたタンパク質をA5）に
従って後処理する。

本発明の実施例1: 再生タンパク質PTF1の酵素分解 8.2mgの再生PTF1を1mlのtris緩衝液（pH8.0）に溶解
し、そして10μのリソバクター・エンザイモゲネスよ
りの1mg/mlリジルエンドペプチダーゼ（LEP）を含有す
る溶液を添加する。その溶液を室温に２時間放置し次い
で再びNucleosil 120−5 C4 HPLCカラムで分画する。

収率:3.8mg、理論値の92％に相当。

その3.8mgのインスリン前駆体を1mlのtris緩衝液（pH
8.4）に溶解し、そして1mg/mlトリプシン含有溶液を５
μ添加する。pHを3.0まで下げることにより90分後に
反応を止め、そしてNucleosil 120−5 C4 HPLCカラムに
て水／アセトニトリル中0.05％トリフルオロ酢酸なる系
を用いて分離する。活性画分を凍結乾燥することにより
2.1mgの純A0−Arg−de−Thr−B30−ヒトインスリンが得
られる。この新規物質の等電点は約6.2である。

本発明の実施例2: 大腸菌タンパク質よりのA0−Arg−de−Thr−B30−イン
スリンの取得出発物質：プラスミドpWZIP dMdC（EP−A 0,286,956、実施例
３）に相当するがＣ鎖がArgまで切り縮められたプロイ
ンスリンをコードするプラスミドで形質転換された大腸
菌株を発酵させ、次いでタンパク質生成物を単離し転化
すると同様のインスリン前駆体が得られる。

本発明： 208mgのこの物質を100mlのtris/HCl緩衝液、0.1M（pH
8.4）に溶解し、そして同じ緩衝液に溶解したリソバク
ター・エンザイモゲネスよりの1mgのリジルエンドペプ
チダーゼを添加する。反応は時々撹拌しながら室温で４
時間行わせる。反応をHPLCにより規則的にチエツクす
る。前記の時間の後95％以上のＣペプチドが除去され
た。次に416μのトリプシン溶液（濃度1mg/ml）を反
応混合物に添加し、そして反応を更に３時間行わせる。
次いで反応をトリフルオロ酢酸で酸性化することにより
止め、そしてその混合物をNucleosil RP−C4カラム（25
cm×4.8cm）にて、水／トリフルオロ酢酸（0.1％）−ア
セトニトリルなる溶媒系で分画する。インスリン含有画
分を凍結乾燥すると88mgのA0−Arg−de−Thr−B30−ヒ
トインスリンが得られる。

変法ｂ）によるA0−Arg−ヒトインスリンの製造：本発明の実施例3: A0−Arg−B30−de−Thr−インスリンのA0−Arg−インス
リンへの転化本発明の実施例１または２と同様にして得られた13mg
のA0−Arg−B30−de−Thr−インスリンを、0.25mlの10M
酢酸および0.65mlの1.54M L−トレオニンメチルエステ
ル（DMSO/1,3−ブタンジオール（1:1）中）に溶解す
る。これに、予め水に溶解（14mg/ml）したリソバクタ
ー・エンザイモゲネスよりの150μのリジルエンドペ
プチダーゼ（Calbiochem No.440275）を添加する。得ら
れるpHは約5.3である。その混合物を室温で２時間放置
する。94％の相当するA0−Arg−ヒトインスリンのメチ
ルエステルが生成する。反応をHPLCによりフオローす
る。1mlのメタノールおよび4mlのメチルtert.−ブチル
エーテルの添加によりタンパク質を沈澱させる。その沈
澱をエーテルで１回洗浄しそして乾燥する。メチルエス
テルを除去するために生成物を10mlのグリシン緩衝液、
0.1M＋10mMブチルアミンおよびpH＝10.0に数時間放置す
る。

この後、それを再沈澱し、そしてその沈澱を0.1％ト
リフルオロ酢酸にとりそして分取式HPLCにより精製す
る。精製画分はA0−Arg−ヒトインスリンを含有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方法の一態様による遺伝子構築例
を示す。第2A図は融合タンパク質PTF1の構造式を示す。第2B図はそのアミノ酸配列のコピーである。第3A図は再生融合タンパク質の構造式を示す。第3B図はそのアミノ酸配列のコピーである。

フロントページの続き (72)発明者ギユンター・ヨハネス・リースドイツ連邦共和国デー‐6230 フランクフルト・アム・マイン 80．ローレライシユトラーセ 59 (72)発明者クラウス・ザウバードイツ連邦共和国デー‐6232 バートゾーデン・アム・タウヌス．ケーニヒシユタイナーシユトラーセ 144 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C07K 14/62 A61K 38/28 ADP C12N 15/09 ZNA ＢＩＯＳＩＳ（ＤＩＡＬＯＧ) ＭＥＤＬＩＮＥ（ＳＴＮ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】次の式II 【化１】で示されるインスリン誘導体およびその生理学的に許容
し得る塩。ここで式中、 R³⁰＝Ala、ThrまたはSerのラジカル、および R³¹＝OHまたはArg−OHもしくはArg−Arg−OHである。ただし、同時にR³⁰＝Ala、R³¹＝OHであってＡ−および
Ｂ−鎖がウシインスリンまたはヒトインスリンの配列で
ある場合を除く。
【請求項２】式IIのＡ鎖およびＢ鎖（B1〜B29）が、ヒ
ト、ブタまたはウシインスリンの配列である請求項１に
記載のインスリン誘導体およびその生理学的に許容し得
る塩。
【請求項３】5.5〜9.0に等電点を有する請求項１または
２に記載のインスリン誘導体。
【請求項４】ａ）次の式IIIまたはIV 【化２】〔ここで式中、Ｘ＝同一のまたは異なる遺伝子的にコード化可能なＬ−
アミノ酸、Ｙ＝LysまたはArg、ｎ＝０または１〜60の整数、 R₁およびR₂＝OH、または天然アミノ酸の所望により誘導
体化された残基または１〜90個の天然アミノ酸より成る
所望により誘導体化されたペプチド残基、 R³⁰およびR³¹は式IIにおけるのと同じ意味を有し、そし
てＡおよびＢ（１〜29）鎖はヒト、ブタ、またはウシイ
ンスリンの配列を有する〕で示されるインスリン生成物をリジルエンドペプチダー
ゼと接触させ、Lys残基のＣ末端の結合を開裂させ、そ
してＹ＝Argである場合にはトリプシンまたはトリプシ
ン様エンドペプチダーゼとも混合させ、Ｂ鎖からR₁−Ｙ
部分を除去してAO−Arg−de−B30−インスリン誘導体を
生成させ、および／またはｂ）上記AO−Arg−de−B30−インスリン誘導体をリジル
エンドペプチダーゼまたはトリプシンの、またはトリプ
シン様エンドペプチダーゼの存在下に式Ｖ HR³⁰−R³¹ （Ｖ）（式中、R³⁰およびR³¹は式IIにおけるのと同じ意味を有
し、そして存在する遊離のOHおよび／またはグアニジノ
は自体既知の方法で保護された形態であってもよい）で
示される化合物と反応させ、そして次に、適切な場合に
存在する保護基を自体既知の方法で除去し、またはｃ）次の式VI 【化３】で示されるAO−Arg−de−オクタペプチド（B23〜30）−
インスリンをトリプシンまたはトリプシン様エンドペプ
チダーゼの存在下に式VII Ｈ−Gly−Phe−Phe−Tyr−Thr−Pro−Lys−R³⁰−R³¹（V
II）（ここで式中、R³⁰およびR³¹は式IIについて特定された
意味を有し、そして存在する遊離のOHおよび／またはグ
アニジノは自体既知の方法で保護された形態であっても
よい）で示される化合物と反応させ、そして次に適切な
場合に存在する保護基を自体既知の方法で除去し、また
はｄ）次の式II′ 【化４】（ここで式中、R³⁰およびR³¹は式IIにおけるのと同じ意
味を有し、そしてその反応性アミノ基（Al−Glyのアミ
ノ基は除く）は既知の方法により保護された形態にあ
る）で示されるインスリン（誘導体）を、アミノ基が同
じく既知の方法で保護されており、またCOOH基が適切な
場合には活性化された形態にあるアルギニンと反応さ
せ、そして次に存在する保護基を既知の方法で除去することより成る、請求項１〜３のいずれかに記載の式IIの
インスリン誘導体の製造方法。