JP3532956B2 - 無定形単球形態のインスリン誘導体 - Google Patents
無定形単球形態のインスリン誘導体Info
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Description
されたポリペプチドである。いわゆるA(acidic(酸
性))鎖は21個のアミノ酸残基より成り、B(basic
(塩基性))鎖は30個のアミノ酸残基より成る。天然分
子ではそれら2本の鎖が2個のシスチン橋によって連結
されている。A鎖では6および11位システィン残基の
間に更なるジスルフィド橋が存在する。D. A. Scott(B
iochem. J., (1934), 28, 1592)の研究以来、インスリ
ン類の結晶化方法が知られている。通常の結晶化用緩衝
液にZn2+イオンを加えるとpH5.4のその等電点で菱
面体結晶型を優先的に形成するインスリンが得られる。
ユニットセルは2個のZn2+イオンを錯化するヘキサマ
ーインスリンを含有する。
ンは製造規模で容易に結晶化可能であるが、一部のイン
スリン誘導体例えばジ−Arg−(B31−32)−ヒ
トインスリンはフェノールの存在下でのみ結晶化でき
る。インスリン誘導体の生産および精製の際に、薬学的
組成物の調製が悪影響を受けないように精製物質をフェ
ノールを添加せずに単離することがしばしば必要であ
る。製造目的には、等電点沈殿の後遠心分離および凍結
乾燥を行うのがこのインスリン誘導体に適している。こ
れによって綿毛様のインスリン凍結乾燥物が得られるが
これは取り扱いにくく、またすべての凍結乾燥タンパク
質と同様、その吸湿性挙動のために用量設定が難しい。
本発明の目的は、結晶化しにくいインスリン誘導体を固
体として分離できる方法を開発することであった。
ル含量が15%以上でありそしてpHが4.5〜6.5であ
るn−プロパノール/緩衝液混合物に溶解させ、そして B) 得られた溶液を水に対するn−プロパノール含量
が15%以下となるように水で希釈して、デバイ−シェ
ラー(Debye-Scherrer)X線分析により示されるような
無定形単球(monospheric)形態のインスリン誘導体を
その溶液から沈殿させる ことより成る、インスリン誘導体を溶液から単離するこ
とを可能にする方法が今般見出された。
たインスリン誘導体は約5μmの平均直径を有する無定
形単球形態を呈する。このようにして生産されたこれら
のインスリン誘導体は濾過または遠心分離により懸濁液
から単離することができ、乾燥状態で安定しており、ま
た適宜の組成の安定懸濁液として用いることもできる。
ル含量が15%以上でありそしてpHが4.5〜6.5であ
るn−プロパノール/緩衝液混合物に溶解させ、そして B) 得られた溶液を水に対するn−プロパノール含量
が15%以下となるように水で希釈して、デバイ−シェ
ラーX線分析により示されるような無定形単球形態のイ
ンスリン誘導体をその溶液から沈殿させる 際に得られる無定形単球形態のインスリン誘導体に関す
る。
nは1〜10の整数であり、Yは遺伝コード化可能なア
ミノ酸残基であり、R1はフェニルアラニン残基または
水素原子であり、R2は遺伝コード化可能なアミノ酸残
基であり、また残基A2〜A20はヒトインスリン、動
物インスリンまたはインスリン誘導体のA鎖のアミノ酸
配列に相当し、そして残基B2〜B29はヒトインスリ
ン、動物インスリンまたはインスリン誘導体のB鎖のア
ミノ酸配列に相当する)で示される。
中、XはArgまたはLysアミノ酸残基であり、nは
1または2の整数であり、YはAla、ThrまたはS
erアミノ酸残基であり、R1はPheアミノ酸残基で
あり、R2はAsn、SerまたはGlyアミノ酸残基
であり、また残基A2〜A20およびB2〜B29はヒ
トインスリンのAおよびB鎖のアミノ酸配列に相当す
る)で示される。
中、XはArgまたはLysアミノ酸残基であり、nは
1または2の整数であり、YはThrアミノ酸残基であ
り、R1はPheアミノ酸残基であり、R2はAsnまた
はGlyアミノ酸残基であり、また残基A2〜A20お
よびB2〜B29はヒトインスリンのAおよびB鎖のア
ミノ酸配列に対応する)で示される。ペプチドおよびタ
ンパク質のアミノ酸配列はアミノ酸鎖のN−末端を出発
点としてナンバリングされる。式Iの括弧内に記入して
あるもの、例えばA6、A20、B1、B7、B19ま
たはB30はインスリンのAまたはB鎖におけるアミノ
酸残基の位置に相当する。
う用語は、アミノ酸残基Gly、Ala、Ser、Th
r、Val、Leu、Ile、Asp、Asn、Gl
u、Gln、Cys、Met、Arg、Lys、Hi
s、Tyr、Phe、Trp、Proおよびセレノシス
ティンを表わす。動物インスリンの「残基A2〜A2
0」および「残基B2〜B29」という用語は例えば
牛、豚、鶏由来インスリンのアミノ酸残基を意味する。
インスリン誘導体の残基A2〜A20およびB2〜B2
9という用語はアミノ酸を他の遺伝コード化可能なアミ
ノ酸と交換することにより形成されるヒトインスリンの
相当するアミノ酸配列を表わす。
号1)を有する:Gly, Ile, Val, Glu, Gln, Cys, Cys,
Thr, Ser, Ile, Cys, Ser, Leu, Tyr,Gln, Leu, Glu,
Asn, Tyr, Cys, Asn
号2)を有する: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
遺伝子工学構築物を用いて微生物において形成すること
ができる(EP 0 489 780、EP 0 347 7
81、EP 0 368 187、EP 0 453 96
9)。遺伝子工学構築物は、発酵中に微生物例えば大腸
菌(Escherichia coli)または放線菌(Streptomyces)中
で発現される。形成されたタンパク質は微生物内に蓄積
する(EP 0 489780)かまたは発酵溶液中に分
泌される。式Iで示されるインスリン誘導体は予め精製
した形で、例えば、沈殿後、またはクロマトグラフィー
精製後に、本発明方法に用いることができる。
スリン誘導体を1%の濃度となるようにn−プロパノー
ル/緩衝液混合物に溶解する。水に対するn−プロパノ
ール含量は15%以上、好ましくは25〜70%、特に
40〜60%である。n−プロパノール/緩衝液混合物
のpHはその緩衝液によって一定に保たれる。適当な緩衝
物質は例えばグリシン/酢酸/硫酸アンモニウム緩衝液
である。しかしながら、インスリン誘導体の精製のため
のクロマトグラフィー法の場合に必要となるように、他
の物質、例えばグリシン、グルタミンまたはベタインな
どが緩衝液中に存在しいていてもよい。緩衝成分の濃度
は広い範囲にわたって変えてもよいが、0.01〜0.5
Mの濃度が好ましい。更に、Zn2+イオンを所望により
存在させてもよい。0.1〜1.0%ZnCl 2、好まし
くは0.3〜0.5%ZnCl2を添加してもよい。
を水または緩衝液で希釈する。n−プロパノール含量は
希釈後15%以下、好ましくは5〜12%とすべきであ
る。その希釈溶液を室温で1〜5時間、好ましくは2〜
3時間、徐々に撹拌すると無定形単球形態のインスリン
誘導体が溶液から沈殿する。その懸濁液は以後4℃で1
2〜16時間保存することができる。この間に単球形態
のインスリン誘導体が沈降する。その澄明上清にインス
リン誘導体が存在しないことをチェックした後、上清を
傾瀉し、次いで濃縮懸濁液を遠心分離し、その沈殿を少
量の水で洗浄し、そして真空中、0℃で乾燥または凍結
乾燥する。
緩衝液溶液は得られた固体生成物をいずれかの方法によ
り前記緩衝液に0.5〜1.7%、好ましくは1%の濃度
となるように溶解することによって調製される。インス
リン誘導体の単離およびクロマトグラフィー精製に好ま
しいのはプロパノールを含有する適切な緩衝液の使用で
ある。何故ならば、これによって本発明による形態のイ
ンスリン誘導体を直ちに沈殿させることができるからで
ある。本発明によるインスリン誘導体およびこれらのイ
ンスリン誘導体を含有する相当する薬学的調製物は真性
糖尿病の治療に適している。以下の実施例において、本
発明方法を詳述する。%は特に断らない限り重量に基づ
く。
32)−ヒトインスリンの調製 下記のアミノ酸配列を有するインスリン誘導体1を遺伝
子的に改変された大腸菌細胞の発酵により生産する(E
P 0 368 187): インスリン1(配列番号3): 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 Arg Arg Gly Ile Val Glu Gln Cys Cys Thr Ser Ile Cys Ser Leu Tyr Gln Leu Glu Asn Tyr Cys Gly
Argであり、nは数値2であり、YはThr(B3
0)であり、R1はPhe(B1)であり、R2はGly
(A21)であり、またA2〜A20はヒトインスリン
のA鎖のアミノ酸配列(アミノ酸残基2〜20)であ
り、そしてB2〜B29はヒトインスリンのB鎖のアミ
ノ酸配列(アミノ酸残基2〜39)である)に相当す
る。
リシン、0.05M(NH4)2SO4、0.025M酢酸お
よび50%n−プロパノールの溶液(pH5.5)3.3リ
ットルに溶解し、そして3.3リットルの緩衝液A(水
中、0.2M硫酸アンモニウム、0.1Mグリシン、0.
025M酢酸、5%n−プロパノール、pH5.5)で希
釈する。得られる混合物をプロパノール含量が10%以
下となるように希釈しそして溶液全容量に対し0.4%
ZnCl2を添加する。その溶液のpHをチェックしそし
て必要に応じ数滴の1N NaOHでpH5.5に調整す
る。その溶液を室温で徐々に撹拌すると、所望の形態の
生成物が得られる。沈殿を完了させるためにその溶液を
冷室温で一夜保存する。生成物の沈降後、澄明上清を傾
瀉除去する。沈降物を遠心分離する。このようにして得
られた湿った単球状Gly−A21−ジ−Arg−(B
31−32)−ヒトインスリンを水洗して付着緩衝液を
除去した後0℃で減圧下に乾燥する。収率:36g。
の調製 下記のアミノ酸配列を有するインスリン誘導体2を実施
例1と同じ方法で、遺伝子的に改変された大腸菌細胞の
発酵により生産する。 インスリン2(配列番号4): 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 Arg Arg Gly Ile Val Glu Gln Cys Cys Thr Ser Ile Cys Ser Leu Tyr Gln Leu Glu Asn Tyr Cys Asn
Argであり、nは数値2であり、YはThr(B3
0)であり、R1はPhe(B1)であり、R2はAsn
(A21)であり、またA2〜A20はヒトインスリン
のA鎖のアミノ酸配列(アミノ酸残基2〜20)であり
そしてB2〜B29はヒトインスリンのB鎖のアミノ酸
配列(アミノ酸残基2〜29)である)に相当する。
トインスリンを100mlの緩衝液Bに溶解しそしてその
溶液を濾過により滅菌する。濾液を100mlの滅菌緩衝
液Aおよび350mlの滅菌水で希釈し、そしてパドルス
ターラーを用いて室温で3時間撹拌する。沈降を完了さ
せるために、その懸濁液を4℃で14時間保存する。こ
のようにして得られた単球状インスリン誘導体を遠心分
離により除去しそして沈殿を洗浄して付着緩衝液を除去
しそして凍結乾燥する。収量:0.87g
Mグリシン/0.025M酢酸(5%水性n−プロパノ
ール中)/pH5.5 緩衝液B:0.05M(NH4)2SO4/0.1Mグリシン
/0.025M酢酸(50%水性n−プロパノール中)
/pH5.5
ンスリン調製物の生産滅菌条件下に生産された14.8m
gのGly−A21−ジ−Arg−(B31−32)−ヒ
トインスリン(単球状、実施例1に相当)を滅菌条件下
に、インスリン調製物用プラセボ緩衝液10ml(pH7)
に懸濁する。安定性をチェックするために、その懸濁液
を振盪機上100Hz、4℃で1週間振盪した。球状形態
の顕微鏡検査は全く変化を示さなかった。遠心分離後の
澄明上清のクロマトグラフィー検査は溶液中のインスリ
ンが1%以下であることを示した。
験するために、一部の調製物をまずpH4.5に酸性化す
ることにより澄明溶液に変えた。犬に静脈内投与(0.
2IU/kg)すると等モル用量のヒトインスリンのそれと
同等の血糖低下を示した。懸濁液を皮下投与すると最初
はほんのわずかではあるが、しかし長期持続性の血糖低
下を示し、これは反復注射後は基礎プロフィールを示し
た。
Claims (7)
- 【請求項1】 A) 下記の式(I)で示されるインスリン
誘導体を、水に対するn−プロパノール含量が15%以
上でありそしてpHが4.5〜6.5であるn−プロパノー
ル/緩衝液混合物に溶解させ、そして B) 得られた溶液を水に対するn−プロパノール含量が
15%以下となるように水で希釈して、デバイ−シェラ
ーX線分析により示されるような無定形単球形態のイン
スリン誘導体をその溶液から沈殿させる際に得られる、
無定形単球形態のインスリン誘導体。 【化1】 上記式中、 Xは遺伝コード化可能なアミノ酸残基であり、 nは1〜10の整数であり、 Yは遺伝コード化可能なアミノ酸残基であり、 R1はフェニルアラニン残基または水素原子であり、 R2は遺伝コード化可能なアミノ酸残基であり、また残
基A2〜A20のヒトインスリン、動物インスリンまた
はインスリン誘導体のA鎖のアミノ酸配列に相当し、そ
して残基B2〜B29はヒトインスリン、動物インスリ
ンまたはインスリン誘導体のB鎖のアミノ酸配列に相当
する。 - 【請求項2】 式I (式中、 XはArgまたはLysアミノ酸残基であり、 nは1または2の整数であり、 YはAla、ThrまたはSerアミノ酸残基であり、 R1はPheアミノ酸残基であり、 R2はAsn、SerまたはGlyアミノ酸残基であ
り、また残基A2〜A20およびB2〜B29はヒトイ
ンスリンのAおよびB鎖のアミノ酸配列に相当する)で
示されるインスリン誘導体が用いられる請求項1記載の
無定形単球形態のインスリン誘導体。 - 【請求項3】 式I (式中、 XはArgまたはLysアミノ酸残基であり、 nは1または2の整数であり、 YはThrアミノ酸残基であり、 R1はPheアミノ酸残基であり、 R2はAsnまたはGlyアミノ酸残基であり、また残
基A2〜A20およびB2〜B29はヒトインスリンの
AおよびB鎖のアミノ酸配列に対応する)で示されるイ
ンスリン誘導体が用いられる請求項1記載の無定形単球
形態のインスリン誘導体。 - 【請求項4】 A) インスリン誘導体を、水に対する
n−プロパノール含量が15%以上でありそしてpHが
4.5〜6.5であるn−プロパノール/緩衝液混合物に
溶解し、そして B) 得られた溶液を水に対するn−プロパノール含量
が15%以下となるように水で希釈して、デバイ−シェ
ラーX線分析により示されるような無定形単球形態のイ
ンスリン誘導体をその溶液から沈殿させる、ことより成
る、請求項1〜3のいずれかに記載の無定形単球形態の
インスリン誘導体の製造方法。 - 【請求項5】 希釈後のプロパノール濃度が5〜12%
である請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 グリシン、硫酸アンモニウムおよび酢酸
を含有する緩衝液が用いられる請求項4記載の方法。 - 【請求項7】 請求項1〜3のいずれかに記載の無定形
単球形態のインスリン誘導体および生理学的に許容され
るビヒクルを含有する、真性糖尿病治療のための薬学的
組成物。
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