JP3802863B2 - ペプチドを有効成分とする糖尿病の治療用医薬 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明はインスリン活性を有するペプチドを有効成分とする真性糖尿病の治療剤に関する。
【0002】
【従来の技術】
インスリンは2種のポリペプチド鎖、すなわち21個のアミノ酸残基を含有するA鎖および30個のアミノ酸残基を有するB鎖からなる。A鎖およびB鎖は2つのジスルフィド橋で一緒に連結されている。すなわちA7位およびB7位のシステイン残基並びにA20位およびB19位のシステイン残基が一緒に結合している。A6とA11との間には第3のジスルフィド橋が存在している。動物およびヒトインスリンはプレプロインスリンの形態で膵臓において産生される。ヒトプレプロインスリンは例えば86個のアミノ酸残基を有するプロインスリンの結合した24個のアミノ酸残基含有プレペプチドからなっていて、以下の配置:プレペプチド−B−Arg−Arg−C−Lys−Arg−A(ここでCは31個の残基からなるアミノ酸鎖である)を有する。ランゲルハンス島からの排出中にプレペプチドは分裂してプロインスリンになる。最後にC鎖がタンパク質分解により開裂して活性なヒトインスリンを産生する。
【0003】
インスリンはインスリン感受性組織に多くの作用を及ぼす。1つの顕著な作用は、インスリンが使用される場合の哺乳類におけるグルコースレベルの迅速な減少である。これにより筋細胞および脂肪細胞は血液からグルコースを迅速に吸収するようになる。さらにインスリンはグリコーゲンシンテターゼを活性化し、脂肪加水分解を阻止する。インスリンはアミノ酸からのタンパク質合成を促進し、グリコキナーゼおよびホスホフルクトキナーゼの誘発を高めそしてある種のグルコース新生酵素例えばピルベートカルボキシラーゼおよびフルクトースジホスファターゼの生成を阻止する。
【0004】
II型糖尿病である非インスリン依存性糖尿病は、末梢組織例えば筋肉または脂肪組織のインスリン抵抗性に関与している。グルコース利用で生ずるこの減少は、グルコース輸送過程およびそれに続く代謝過程のインスリン刺激欠除によって生起される。この多重抵抗性はレセプターまたはポスト−レセプターレベルにおける、すなわち2次メッセンジャー産生前の欠損を示唆している(Garvey, Diabetes/Metabolism Reviews, 5, (1989), 727〜742参照)。
【0005】
【発明の構成】
本発明によれば意外なことに、短ペプチドがインスリン活性を有することができ、真性糖尿病の治療に適しているということが見出された。
【0006】
〔医薬組成物〕
すなわち、本発明は、ペプチドLeu−Glu−Asn−Tyr−Cys−Asn、アセチル−Leu−Glu−Asn−Tyr−Cys−Asn、およびTyr−Gln−Leu−Glu−Asn−Tyr−Cys−Asn、よりなる群から選択される少なくとも1種のペプチドを含有する糖尿病治療のための医薬組成物に関する。
【0007】
本明細書中において、アミノ酸は一般的な慣用法で略記される(Schroeder, Luebke, The Peptides, Volume I, New York 1965, pages XXII−XXIII; Houben-Weyl, Methoden der Org. Chemie (Methods of Org. Chemistry) Volume XV/1 and 2 Stuttgart 1974参照)。
【0008】
本発明にかかるペプチドはペプチド化学の一般的手法に従ってC−末端から段階的にまたは各セグメントの結合により製造される(Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Volume 15/1,2参照)。ペプチド結合は例えば活性エステル、アジドを経る混合無水物法によりまたはカルボジイミド法によって、特に反応速度を増加しかつラセミ化を防止する物質例えば1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、N−ヒドロキシスクシンイミド、3−ヒドロキシ−4−オキソ−3,4−ジヒドロ−1,2,3−ベンゾトリアジン、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドを用い、さらにまた1−ヒドロキシベンゾトリアゾールの活性誘導体またはリン酸、ホスホン酸およびホスフィン酸の無水物を用いて−10℃と溶媒の沸点との間の温度好ましくは−5℃〜40℃で実施されうる。
【0009】
上記反応のために適当な溶媒はジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンまたはジメチルスルホキシドである。さらにまた、各成分の溶解性から可能である場合には例えばメチレンクロライド、クロロホルムまたはテトラヒドロフランのような溶媒を用いることも可能である。これらの各方法は例えばMeienhofer-Gross: “The Peptides" Academic Press, Vol. I (1979)に記載されている。
【0010】
必要により、副反応を防止するためまたは特定のペプチド合成のために、アミノ酸側鎖中の官能基はさらに適当な保護基により保護される(例えばT.W.Greene, “ Protective Groups in Organic Synthesis" 参照)が、主として用いられるのは下記のとおりである。
【0011】
Arg(Tos)、Arg(Mts)、Arg(Mtr)、Arg(PMC)、Asp(OBzl)、Asp(OBut)、Cys−(4−MeBzl)、Cys(Acm)、Cys(SBut)、Glu(OBzl)、Glu(OBut)、His(Tos)、His(Fmoc)、His(Dnp)、His(Trt)、Lys(Cl−Z)、Lys(Boc)、Met(O)、Ser(Bzl)、Ser(But)、Thr(Bzl)、Thr(But)、Trp(Mts)、Trp(CHO)、Tyr(Br−Z)、Tyr(Bzl)またはTyr(But)。
【0012】
アミノ保護基として使用するのが好ましいのは、接触水添により除去されうるベンジルオキシカルボニル(Z)基、弱酸により除去されうる2−(3,5−ジメチルオキシフェニル)−2−プロピルオキシカルボニル(Ddz)基またはトリチル(Trt)基並びに第2アミンにより除去されうる9−フルオレニルメチルオキシカルボニル(Fmoc)基である。システインのSH基は多数の保護基により遮断されうる。これに好ましいのはトリチル(Trt)基およびS−tert−ブチル(StBu)基である。該トリチル基を沃素酸化により除去するとシステイン化合物が生成され、または該基を還元酸性分裂により除去するとシステイン化合物が得られる(Liebigs Ann. Chem. 1979, 227〜247)。
【0013】
他方、S−tert−ブチル基はトリブチルホスフィンによる還元分裂に付すのが最もよい(Aust. J. Chem. 19 (1966) 2355〜2360)。側鎖中のOHおよびCOOH官能基は、酸で除去されうるtert−ブチル(tBu)基により保護するのが最もよい(これについてもまたMeienhofer-Gross: “ The Peptides" ,
Vol. 3参照)。
【0014】
医薬組成物は約3.0〜9.0好ましくは約5.0〜8.5のpHを有する注射用の溶液または懸濁液であるのが好ましく、該組成物は適当な等張化剤、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さらにまたデポー主剤(principle)を含有するが、勿論全ては滅菌水性溶液または懸濁液状態で存在する。活性物質を別とした組成物成分の全体は該組成物ビヒクルを形成する。
【0015】
適当な等張化剤の例にはグリセロール、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またはMgCl2がある。
【0016】
適当な保存剤の例にはフェノール、m−グレゾール、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テスルがある。
【0017】
特に約5.0〜8.5のpHに調整するのに使用できる緩衝物質の例には酢酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、リン酸ナトリウム等がある。あるいはまた生理学的に許容しうる希酸(代表的にはHCl)またはアルカリ(代表的にはNaOH)もpHの調整に適当である。
【0018】
また本発明組成物の作用プロフィルを変更させるために、修飾(EP−B 132 769およびEP−B 132 770参照)および/または未修飾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好ましくはヒトインスリンを混合することも可能である。
【0019】
医薬組成物はLeu−Glu−Asn−Tyr−Cys−Asn、アセチル−Leu−Glu−Asn−Tyr−Cys−Asn、およびTyr−Gln−Leu−Glu−Asn−Tyr−Cys−Asnよりなる群から選ばれた少なくとも一種のペプチドを、適切な場合には修飾および/または未修飾インスリンまたはその誘導体とともに、生理学的に許容しうるビヒクルとともに、並びに適切な場合には適当な添加剤および補助剤とともに一緒に用いて適当な剤形に変換することによって調製される。
【0020】
【実施例】
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
【0021】
〔ペプチド製造実施例〕
実施例1
アセチル−Leu−Glu−Asn−Tyr−Cys−Asn−OH
ジメチルホルムアミド30ml中に溶解したH−Leu−Glu(OtBu)−Asn−Tyr(tBu)−Cys(Trt)−Asn−OtBu・トリフルオロアセテート(Liebigs Ann. Chem. 1979, 243)2.0g(1.56ミリモル)の溶液にN−エチルモルホリン0.4mlおよびアセチル−N−ビトロキシスクシンイミド0.53gを加えた。室温で4時間反応させた後に混合物を高真空下で濃縮した。残留物を酢酸エチル中に溶解し、飽和NaHCO3溶液、KHSO4溶液および水で順次振とうすることにより抽出した。これより沈殿が得られ、それを吸引濾去した。収量:1.3g。酢酸エチル相をNa2SO4で乾燥しついで濃縮した。残留物をジエチルエーテルで摩砕し、吸引濾過した。収量:0.8g。全収量:2.1g(>100%)。
【0022】
前記で得たAc−Leu−Glu(OtBu)−Asn−Tyr(tBu)−Cys(Trt)−Asn−OtBuの純粋バッチ1.3g(約1.07ミリモル)を、トリフルオロ酢酸30mlおよびエチルメルカプタン30mlの混合物中に溶解した。4時間の反応時間の経過後に混合物を水300ml中に入れ、その水溶液をジエチルエーテルで3回抽出した。水性相は凍結乾燥した。収量:740mg(87%)。
C33H48N8O13S(796.86)
〔α〕23 D=−25.1°(c=1、水中)
【0023】
実施例2
H−Tyr(But)−Gln−Leu−Glu(OBut)−Asn−Tyr(But)−Cys(Trt)−Asn−OBut・HBr(7・HBr)の合成
2a. Ddz−Tyr(But)−Gln−ONb(16)
N,N−ジメチルホルムアミド100ml中に溶解したDdz−Tyr(But)−OH 25.24g(55ミリモル)、H−Gln−ONb・HCl 15.88g(50ミリモル)および1−ヒドロキシベンゾトリアゾール水和物6.75gの溶液にN−エチルモルホリン6.4ml(50ミリモル)およびジシクロヘキシルカルボジイミド10.5gを−3℃で加えた。混合物を0℃で1時間次に室温で6時間撹拌させついで室温で一夜放置した。沈殿を吸引濾去し、濾液を濃縮した。得られた油状物を酢酸エチル中に溶解し、溶液をNaHCO3溶液、クエン酸塩緩衝液(pH3)および水で順次洗浄し、Na2SO4で乾燥しついで濃縮した。油状生成物を石油エーテルで摩砕して粉末を得、それを吸引濾去した。次にそれを煮沸し、それぞれ100mlずつで3回ジイソプロピルエーテルでデカンテーションした。それを最後に冷ジイソプロピルエーテルで摩砕し、吸引濾去しそして石油エーテルで洗浄した。収量:32.8g(91%)。
融点80〜90℃
〔α〕22 D=+15.1°(c=1、メタノール中)
C37H46N4O11(722.81)
計算値: C 61.48 H 6.41 N 7.75
実測値: C 61.3 H 6.7 N 7.9
【0024】
2b. Ddz−Tyr(But)−Gln−OH・ジシクロヘキシルアミン
メタノール500ml中に溶解した前記4aで得た16の化合物32.5g(45ミリモル)の溶液に水5mlおよびPd/BaSO4を加え、水素化を7時間実施した。次に触媒を吸引濾去し、濾液を濃縮した。残留油状物を酢酸エチル250ml中に溶解した。これにジシクロヘキシルアミン11.3ml(55ミリモル)を加え、混合物を3℃で数時間放置しついで沈殿を吸引濾去した。それを粉砕機中において酢酸エチルで摩砕し、吸引濾去しついで真空乾燥した。収量:27g(78%)。
融点170〜171℃
〔α〕23 D=+10.2°(c=1、メタノール中)
C42H64N4O9(769.0)
計算値: C 65.6 H 8.39 N 7.28
実測値: C 65.4 H 8.5 N 7.3
【0025】
2c. Ddz−Tyr(But)−Gln−OH(17)
Ddz−Tyr(But)−Gln−OH・ジシクロヘキシルアミン2.9g(3.7ミリモル)を酢酸エチルとクエン酸塩緩衝液(pH=3)との間に分配した。酢酸エチル相を中性になるまで水洗し、Na2SO4で乾燥しついで濃縮した。残留物は無定形の17の化合物であった。収量:2g(90%)。
融点110〜115℃
〔α〕22 D=+19.8(c=1、メタノール中)
C30H41N3O9(587.68)
計算値: C 61.31 H 7.03 N 7.15
実測値: C 60.6 H 7.2 N 7.0
【0026】
2d. Ddz−Tyr(But)−Gln−Leu−Glu(OBut)−Asn−Tyr(But)−Cys(Trt)−Asn−OBut(18)
前記4c.の17の化合物9.7g(16.5ミリモル)、実施例3の化合物19.2g(15ミリモル)およびHOBt 2.025g(15ミリモル)を室温で撹拌してN,N−ジメチルホルムアミド30ml中に溶解した。混合物を0℃に冷却し、N−エチルモルホリン1.95ml(15ミリモル)並びにN,N−ジメチルホルムアミド9ml中におけるジシクロヘキシルカルボジイミド3.3g(16ミリモル)の溶液を加え、その混合物を0℃で1時間次に室温で4時間撹拌させついで室温で一夜放置し、ジシクロヘキシル尿素を吸引濾去した。次にそれをそれぞれ4.5mlずつで2回N,N−ジメチルホルムアミドで洗浄した。濾液を撹拌下で飽和NaHCO3溶液159ml中に流し入れ、粉末状沈殿が得られるまで撹拌を続けた。これを吸引濾去し、クエン酸塩緩衝液(pH3)で摩砕し、吸引濾去し、中性になるまで水洗しついで約0.1トルの下で乾燥した(収量23.1g)。粗物質をほとんど蒸気浴上で沸騰するまで加熱し、希懸濁液を3℃で一夜貯蔵し、沈殿を吸引濾去しついで酢酸エチルおよびエーテルで洗浄した。収量20g(76.8%)。〔α〕22 D=−10.2°(c=1、メタノール中)
この物質は205℃以上で分解し、約250℃で木炭化した。アミノ酸分析:Asp 2.00;Glu 2.01;Cys 0.75;Leu 0.99;Tyr 1.95。
C92H123N11O20S(1735.15)
計算値: C 63.68 H 7.15 N 8.88 S 1.85
実測値: C 62.0 H 7.2 N 8.6 S 2.1
【0027】
2e. H−Tyr(But)−Gln−Leu−Glu(OBut)−Asn−Tyr(But)−Cys(Trt)−Asn−OBut・HBr(7・HBr)
前記で得た18の化合物3.5g(2ミリモル)を、トリフルオロ酢酸1.75ml(20ミリモル)、水0.35mlおよびメチレンジクロライド33ml(1%の水を有する5%トリフルオロ酢酸溶液約35ml)並びにアニソール3.5mlの撹拌混合物中に溶解した。この混合物を室温で3時間撹拌させ、ピリジン2ml(24.8ミリモル)を加え、その混合物を約0.1トルの下で濃縮した。残留物をエーテルで摩砕し、吸引濾去し、エーテルで洗浄し、乾燥し、水で摩砕し、吸引濾去し、水洗しついでP2O5で乾燥した(収量3.35g)。さらに精製するために、物質を暫時煮沸し、熱いうちにそれぞれ20mlずつの酢酸エチルで2回吸引濾過した。次にそれをエーテルで洗浄した。収量 3.0g(92%)。
融点 225〜265℃(分解)
〔α〕22 D=−20.2°(c=1、メタノール中)
アミノ酸分析:Asp 1.97;Glu 2.00;Cys 0.61;Leu 1.00;Tyr 2.01
C80H110BrN11O16S(1593.8)
計算値:C 60.23 H 6.96 N 9.67 S 2.01
実測値:C 60.6 H 7.0 N 9.5 S 2.2
【0028】
〔薬理実施例〕
実施例3
本発明ペプチドの生物活性はラットから解剖によって得られた脂肪細胞および横隔膜の断片を用いて測定する。「ヘキサペプチド」はアセチル−Leu Glu Asn Tyr Cys Asn−OHを意味する。「ベースライン」(baseline)の用語は刺激のない場合の活性を意味し、インスリンはヒトインスリンを意味しそしてdpmは1分間当たりの放射性壊変を意味する。「ペプチド」の用語は本発明によりインスリン活性を有するペプチドを意味する。ラットの脂肪細胞は以下のようにして調製した。
【0029】
副睾丸の脂肪組織(Wistarラット、160〜180g、給餌制限なし)をコラゲナーゼで消化し、得られた個々の脂肪細胞を浮遊により数回洗浄する。
【0030】
ラットからの横隔膜断片の調製:組織の小断片(直径5mm)を、数回洗浄した半横隔膜(Wistarラット、60〜70g、給餌制限なし)から打ち抜く。
【0031】
下記の2種の試験によって、グルコースが酸化(解糖、ペントースホスフェート経路)により代謝されようがまたは酸化により代謝されないかに関係なく、インスリンで刺激されることができかつ機能性インスリンシグナル透過カスケードおよびグルコース輸送を必要とするグルコース吸収を測定する。ラクテートの産生ではなくて脂質、グリコーゲンまたは膜不透過性中間体(グルコース 6−ホスフェート)への変換が次に行われる。
【0032】
a) ラット脂肪細胞をインスリンまたはペプチドの存在または不在下でD−〔U−14C〕−グルコース(D−グルコースの最終濃度22μM)とともにインキュベートする。細胞をシリコーン油層を介しての遠心分離により培地から分離しついで再び単離し、細胞性放射能を測定する。
【0033】
b) 横隔膜の断片をインスリンまたはペプチドの存在または不在下でD−〔U−14C〕−グルコース(Dグルコースの最終濃度75μM)とともにインキュベートする。培地を完全に吸引する。各組織片を数回洗浄し次いで放射能測定のためにアルカリ処理を行なって可溶化する。結果は表1に示すとおりである。
【0034】
【表1】
【0035】
実施例4
グルコース輸送
脂肪細胞および横隔膜の断片は実施例3のようにして調製する。下記試験によって、グルコース輸送担体例えばインスリンシグナル透過カスケードにより血漿膜を通過してインスリンで刺激され得る特異的グルコース輸送(促進拡散)を独占的に試験する。グルコース輸送におけるグルコース代謝のいずれもの作用は、非代謝性グルコース類似体を用いることによって除外される。
【0036】
a) ラット脂肪細胞をインスリンまたはペプチドの存在または不在下で2−デオキシ−D−〔1−3H〕−グルコース(D−グルコースの最終濃度0.2mM)およびL−〔1−14C〕−グルコース(輸送不可能)とともにインキュベートする。放射能(〔3H〕および〔14C〕)を測定するために細胞を油層を介しての遠心分離により培地から分離する。特異的な立体選択性グルコース輸送は、総細胞結合放射能(〔3H〕−グルコース)並びに拡散および非特異的作用によって会合された放射能(〔14C〕−グルコース)との間の差として計算される。
【0037】
b) 横隔膜の各断片をインスリンまたはペプチドの存在または不在下で2−デオキシ−D−〔1−3H〕−グルコース(D−グルコースの最終濃度0.1mM)およびL−〔1−14C〕−グルコースとともにインキュベートする。各組織片をガラスファイバーフィルターでの迅速濾過により培地から分離しついで完全に洗浄する。放射能をアルカリ性抽出物中で測定する。結果は表2に示すとおりである。
【0038】
【表2】
【0039】
実施例5
マウスの血中グルコースプロフィル
体重17〜21g(約30日令)のCharles River Wiga Balb-C種の雌マウスに標準食を摂食させる。実験開始前の16時間は食物を全く与えない。各実験グループ中の5匹の動物に実施例2の化合物(オクタペプチド)の水溶液(pH6)を静脈内投与する。動物1匹当たり0.3mlの容量を投与する。
【0040】
表3には、対照グループ(5匹の動物、緩衝溶液pH6.0;動物1匹あたり投与される容量0.3ml)および本発明のオクタペプチド投与の動物との間の差の百分率としての血中グルコースレベルが示されている。
【0041】
【表3】
Claims (2)
- Leu−Glu−Asn−Tyr−Cys−Asn、
アセチル−Leu−Glu−Asn−Tyr−Cys−Asn、および
Tyr−Gln−Leu−Glu−Asn−Tyr−Cys−Asn、
よりなる群から選ばれた少なくとも一種のペプチドを有効成分として含有する糖尿病の治療用医薬。 - 少なくとも1種の修飾または未修飾インスリンまたはその誘導体を含有する請求項1記載の糖尿病の治療用医薬。
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