JPH07107080B2 - Glycosylated insulin and therapeutic agent for diabetes containing the same - Google Patents

Glycosylated insulin and therapeutic agent for diabetes containing the same

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JPH07107080B2
JPH07107080B2 JP5225060A JP22506093A JPH07107080B2 JP H07107080 B2 JPH07107080 B2 JP H07107080B2 JP 5225060 A JP5225060 A JP 5225060A JP 22506093 A JP22506093 A JP 22506093A JP H07107080 B2 JPH07107080 B2 JP H07107080B2
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glycosylated
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phenyl
chemical
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シー. マックリー,ジェイムズ
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ユニヴァーシティー オブ ユータ
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、グリコシル化インシュ
リンの調製に関するものである。更に詳細には、本発明
はグリコシル化インシュリンの調製及びグリコシル化イ
ンシュリンの調製に使用される新規な中間体に関するも
のである。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the preparation of glycosylated insulin. More particularly, the present invention relates to the preparation of glycosylated insulin and novel intermediates used in the preparation of glycosylated insulin.

【0002】[0002]

【従来の技術】患者の必要に応答する度合の高いインシ
ュリンを糖尿病患者に投与する各種のシステムが提案さ
れている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Various systems have been proposed for the administration of insulin to diabetic patients with a high degree of response to the patient's needs.

【0003】生物工学の解決方法はインシュリン注入ポ
ンプの設計に向けられている。多数の糖尿病患者が現在
外部バッテリー作動型ポンプを使用している。ポンプは
静脈内又は皮下組織内に挿入されるカテーテルに取付け
られた針を通じてインシュリンを連続的に注入する。そ
の流量は必要とされるインシュリンの量に変化が生じた
場合、自動的に調整可能である。そのユニットは通常ベ
ルト上に装架されるか又は脚にベルト止めされる。
Bionic solutions are directed to the design of insulin infusion pumps. Many diabetic patients are currently using external battery operated pumps. Pumps continuously infuse insulin through a needle attached to a catheter that is inserted intravenously or subcutaneously. The flow rate can be adjusted automatically if the amount of insulin required changes. The unit is usually mounted on a belt or belted to the legs.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】血中のブドウ糖レベル
を測定する検出器によって正確に測定されるインシュリ
ンの量を送り出すポンプは今でも実験段階にある。この
分野で好結果を生んだ発展がなされてはいるが、これら
のポンプは依然重くて可搬式にはなり得ない。その他の
難点は、そのシステムが血液の連続的なサンプリング用
の装置と、血液中のブドウ糖のレベルを迅速且つ連続的
に決定する分析装置と、その分析結果を分析し最適なイ
ンシュリン服用量を決定するコンピューターと、膵臓の
ベータ細胞による分泌に近似している様式でインシュリ
ンを静脈内に送る注射ポンプを必要とする点である。シ
ステムの寸法を減少し、その検出器の寿命を伸ばす努力
が行なわれている。ブドウ糖検出器、電源、コンピュー
ター、インシュリン溜め及びポンプを含むタバコケース
の寸法になったシステムである『ベスト・ポケット』型
についてエリオット氏がJ. Am. Med. Assoc 241,2
23(1979年)で報告している。
Pumps that deliver an amount of insulin that is accurately measured by a detector that measures glucose levels in blood are still in the experimental stage. Despite the successful developments in this area, these pumps are still heavy and cannot be portable. Another drawback is that the system has a device for continuous sampling of blood, an analyzer for rapid and continuous determination of glucose levels in the blood, and analysis of the results to determine the optimal insulin dose. It requires a computer and an infusion pump that delivers insulin intravenously in a manner similar to that secreted by the beta cells of the pancreas. Efforts are being made to reduce the size of the system and extend its detector life. Elliot J. Am. Med. Assoc 241, 2, about "best pocket" type, a system sized for a cigarette case that includes a glucose detector, power supply, computer, insulin reservoir and pump .
23 (1979).

【0005】現時点における他の障害は血液中のブドウ
糖の濃度を検出する正確な埋め込み式電極が欠けている
点である。長期間に亘り患者の血流に皮膚を通じて接続
すると、感染の危険や凝結といった問題が生ずる。又、
凝結したインシュリンはその溶液状態から凝結し又は結
晶化し、かくしてインシュリン溜め内のインシュリンの
生物学的効力を低減化させるところから相当の問題をか
かえている。その上、凝結したインシュリンは注射針内
にとどまり、インシュリンの流れが注入システムから糖
尿病患者へ流れるのを阻止する場合がある。
Another obstacle at the present time is the lack of a precise implantable electrode for detecting the concentration of glucose in the blood. Long-term skin connection to the patient's bloodstream poses problems of infection risk and coagulation. or,
Condensed insulin presents considerable problems in that it condenses or crystallizes from its solution state, thus reducing the biological efficacy of insulin in the insulin reservoir. Moreover, the condensed insulin may remain in the needle, blocking the flow of insulin from the infusion system to the diabetic patient.

【0006】従って、本発明の目的は、生体インシュリ
ン程迅速には凝結せず、そのため貯蔵寿命が長くなった
半合成インシュリンを調製することにある。
Therefore, it is an object of the present invention to prepare semi-synthetic insulin which does not coagulate as rapidly as bioinsulin and therefore has a longer shelf life.

【0007】凝結しない半合成インシュリンの調製に使
用する新規な中間化合物を調製することも本発明の目的
である。
It is also an object of the present invention to prepare new intermediate compounds for use in the preparation of non-flocculating semisynthetic insulin.

【0008】本発明の更に別の目的は血液の糖分のレベ
ルを抑える著しい生物学的効力を有するグリコシル化イ
ンシュリンを調製することにある。
Yet another object of the present invention is to prepare a glycosylated insulin having significant biological efficacy in controlling blood sugar levels.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】これらの目的及び他の目
的は、次の一般式化3、化4、化5の1つを有する新規
なグリコシル化インシュリンによって達成可能である。
These and other objects can be achieved by a novel glycosylated insulin having one of the following general formulas 3, 4, and 5.

【0010】[0010]

【化3】 [Chemical 3]

【0011】[0011]

【化4】 [Chemical 4]

【0012】[0012]

【化5】 [Chemical 5]

【0013】式中、mは1ないし3の整数であり、X及
びZは異なり、−H及び−OHから成る群より選択さ
れ、−Q−は化6の式を有するジカルボキシル酸スペー
サー基である。化6の式でnは2ないし6の整数であ
り、好適には2又は3である。
Wherein m is an integer from 1 to 3, X and Z are different and are selected from the group consisting of --H and --OH, and --Q-- is a dicarboxylic acid spacer group having the formula is there. In the formula of Chemical formula 6, n is an integer of 2 to 6, and is preferably 2 or 3.

【0014】[0014]

【化6】 [Chemical 6]

【0015】[0015]

【実施例】ブロンリー氏等がサイエンス、206.22
3(1979年)に開示している如く、インシュリンは
麦芽糖と組合せ得ることが知られている。然し乍ら、こ
の二糖類とインシュリンの誘導体は血糖値を下げる著し
い生物学的効力は何んら有していないことが判明してい
る。
Example: Bronley et al., Science, 206.22
It is known that insulin can be combined with maltose, as disclosed in 3 (1979). However, it has been found that the disaccharide and insulin derivatives do not have any significant biological efficacy in lowering blood glucose levels.

【0016】本発明において、インシュリンと結合させ
る調製された中間体は全てスペーサー基に結合されるブ
ドウ糖又はマンノース単糖類から成っている。スペーサ
ー群はジカルボキシル酸、酸無水物又はフェニルアミン
又はこれらの組合せの酸から得られる。中間体は化7の
一般的な構造式を有している。
In the present invention, the prepared intermediates for binding insulin all consist of glucose or mannose monosaccharides linked to a spacer group. The spacer group is derived from acids of dicarboxylic acids, acid anhydrides or phenylamines or combinations thereof. The intermediate has the general structural formula:

【0017】[0017]

【化7】 [Chemical 7]

【0018】式中、YはH,化8又は化9;から成る基
より選択された一員であり、Xは−H,−OH又は化1
0;から成る基より選択した一員であり、Zは−H又は
−OHから成る群の一員である。
Wherein Y is H, a member selected from the group consisting of Chemical formula 8 or Chemical formula 9; and X is --H, --OH or Chemical formula 1.
0; is a member selected from the group consisting of 0; and Z is a member selected from the group consisting of —H or —OH.

【0019】[0019]

【化8】 [Chemical 8]

【0020】[0020]

【化9】 [Chemical 9]

【0021】[0021]

【化10】 [Chemical 10]

【0022】但し、Yが−Hである場合、Zも−Hでな
ければならず、Xは化11でなければならない。Xが−
OHである場合にはZは−Hでなければならず、Yは化
12又は化13でなければならない。
However, when Y is -H, Z must also be -H and X must be X is-
When OH, Z must be -H and Y must be

【0023】[0023]

【化11】 [Chemical 11]

【0024】[0024]

【化12】 [Chemical 12]

【0025】[0025]

【化13】 [Chemical 13]

【0026】Zが−OHである場合にはXは−Hでなけ
ればならず、Yは化14または化15;でなければなら
ない。
When Z is --OH, X must be --H and Y must be ## STR14 ##

【0027】[0027]

【化14】 [Chemical 14]

【0028】[0028]

【化15】 [Chemical 15]

【0029】この化7の式でnは2ないし6の整数であ
る。nは2又は3の整数であり、スペーサーの化16の
部分はコハク酸又はグルタル無水物から得られる。
In the formula (7), n is an integer of 2 to 6. n is an integer of 2 or 3, and the spacer compound 16 is obtained from succinic acid or glutaric anhydride.

【0030】[0030]

【化16】 [Chemical 16]

【0031】前掲の構造式で述べた中間体は2つのサブ
・グループに分割可能である。
The intermediates described in the structural formula above can be divided into two sub-groups.

【0032】第1のサブ・グループはグルコサミン誘導
体であり、ここでZは−Hであり、Yは−Hであり、X
は化17であり、ここでnは2ないし6の整数である。
The first sub-group is a glucosamine derivative, where Z is --H, Y is --H, and X is --H.
Is a chemical formula 17 wherein n is an integer from 2 to 6.

【0033】[0033]

【化17】 [Chemical 17]

【0034】第2のサブ・グループはN−サクシニル又
はN−グルタリル−アミド−フェニル−α−D−グルコ
ー及びマンノピラノサイド並びにp−イソチオシアノト
フェニル−α−D−グルコー及びマンノピラノサイドで
あり、ここでX及びZは異なり、−H及び−OHから成
る群より選択され、Yは化18及び化19から成る群よ
り選択される一員であり、nは2ないし6の整数であ
る。
The second sub-group is N-succinyl or N-glutaryl-amido-phenyl-α-D-gluco and mannopyranoside and p-isothiocyanotophenyl-α-D-gluco and mannopyra. Noxide, wherein X and Z are different and are selected from the group consisting of —H and —OH, Y is a member selected from the group consisting of formula 18 and formula 19, and n is an integer from 2 to 6. Is.

【0035】[0035]

【化18】 [Chemical 18]

【0036】[0036]

【化19】 [Chemical 19]

【0037】糖分にスペーサーグリコール化中間体を加
えたものの調製に使用する開始材料はグルコサミン及び
p−ニトロフェニル−α−D−グルコー及びマンノピラ
ノサイドであり、これらは市販されている。
The starting materials used to prepare the sugar plus spacer glycolated intermediate are glucosamine and p-nitrophenyl-α-D-gluco and mannopyranoside, which are commercially available.

【0038】グルコサミンは直接酸無水物と反応可能で
ある。好適なスペーサーはサクシニル及びグルタリルの
部分であるので、残りの説明についてはこれらの誘導体
に向けられよう。然し乍ら、適当な合成によってアジピ
ン酸、ピメリン酸及びスベリン酸からの4種類の対応す
る誘導体も利用可能である。
Glucosamine can react directly with acid anhydrides. Suitable spacers are moieties of succinyl and glutaryl, so the rest of the description will be directed to these derivatives. However, four corresponding derivatives from adipic acid, pimelic acid and suberic acid are also available by suitable synthesis.

【0039】p−ニトロフェニル−α−D−グルコー及
びマンノピラノサイドが最初に処理されてニトロ基をア
ミノ基に還元する。これらは次に、対応するN−サクシ
ニル−及びN−グルタリル誘導体を生成するためコハク
酸無水物及びグルタル酸無水物と反応可能である。
The p-nitrophenyl-α-D-glucose and mannopyranoside are first treated to reduce the nitro group to the amino group. These can then be reacted with succinic and glutaric anhydrides to produce the corresponding N-succinyl- and N-glutaryl derivatives.

【0040】p−アミノフェニル−α−D−グルコー及
びマンノピラノサイドは対応するp−イソチオシアノト
フェニル−α−D−グルコー及びマンノピラノサイドを
形成するようチオホスゲンとも反応出来る。これらの生
成物の合成については以下に続く実施例で詳細に述べ
る。
The p-aminophenyl-α-D-glucos and mannopyranoside can also react with thiophosgene to form the corresponding p-isothiocyanotophenyl-α-D-glucos and mannopyranoside. The synthesis of these products is described in detail in the examples which follow.

【0041】以下に続くグリコシル化中間体はインシュ
リンと結合するため使用出来る新規なピラノサイドの代
表的なものである。
The glycosylated intermediates that follow are representative of novel pyranosides that can be used to bind insulin.

【0042】[0042]

【化20】 [Chemical 20]

【0043】n=2 N−サクシニル・グルコサミン,
m.p.174−175℃ n=3 N−グルタリル・グルコサミン,m.p.19
5−196℃
N = 2 N-succinyl glucosamine,
m. p. 174-175 ° C n = 3 N-glutaryl glucosamine, m.p. p. 19
5-196 ° C

【0044】[0044]

【化21】 [Chemical 21]

【0045】n=2 p−(サクシニルアミド)−フ
ェニル−α−D−グルコピラノサイド,m.p.178
−180℃ n=3 p−(グルタリルアミド)−フェニル−α−
D−グルコピラノサイド,m.p.167−168℃
N = 2 p- (succinylamido) -phenyl-α-D-glucopyranoside, m.p. p. 178
-180 ° C n = 3 p- (glutarylamide) -phenyl-α-
D-glucopyranoside, m. p. 167-168 ° C

【0046】[0046]

【化22】 [Chemical formula 22]

【0047】n=2 p−(サクシニルアミド)−フ
ェニル−α−D−マンノピラノサイド,m.p.65−
66℃ n=3 p−(グルタリルアミド)−フェニル−α−
D−マンノピラノサイド,m.p.134−136℃
N = 2 p- (succinylamido) -phenyl-α-D-mannopyranoside, m.p. p. 65-
66 ° C. n = 3 p- (glutarylamide) -phenyl-α-
D-mannopyranoside, m. p. 134-136 ° C

【0048】[0048]

【化23】 [Chemical formula 23]

【0049】p−イソチオシアノトフェニル−α−D−
グルコピラノサイド
P-isothiocyanotophenyl-α-D-
Glucopyranoside

【0050】[0050]

【化24】 [Chemical formula 24]

【0051】p−イソチオシアノトフェニル−α−D−
マンノピラノサイド
P-isothiocyanotophenyl-α-D-
Manno pyranoside

【0052】インシュリン分子の構造は良く知られてい
る。その構造はシステインの二硫化結合により共に結合
された2個のポリペプチド鎖A及びBから成っている。
A留分のN末端基はグリシン(グリA−1)であり、B
留分のN末端基はフェニル・アラニン(Phe B−
1)である。両方のN−末端位置には無反応α−アミノ
基が含まれている。B留分のC末端基に隣接して遊離ε
−アミノ基を有するリジンが存在している。これらの遊
離アミノ基はその最終的な沈澱によりインシュリン分子
の凝結問題に関係があると信じられている。
The structure of the insulin molecule is well known. Its structure consists of two polypeptide chains, A and B, linked together by a disulfide bond of cysteine.
The N-terminal group of the A fraction is glycine (Gly A-1) and B
The N-terminal group of the fraction is phenyl alanine (Phe B-
1). Both N-terminal positions contain unreacted α-amino groups. Free ε adjacent to the C end group of the B fraction
-A lysine with an amino group is present. These free amino groups are believed to be involved in the coagulation problem of insulin molecules by their final precipitation.

【0053】これらの基を前述したグリコシル化中間体
でブロックすることによりインシュリンの生物学的効力
はあまり大きな影響を受けず、凝結が著しく禁止され又
は阻止されうると信じられていた。その他、グリコシル
化インシュリンは外部の又は埋込み式の検出装置の必要
を伴なわずに、血糖値の変化に直接応答する形で糖尿病
患者にインシュリンを与える耐薬品性解放機構に貢献す
る他の諸特性を有し得ると信じられている。
It was believed that by blocking these groups with the aforementioned glycosylation intermediates, the biological potency of insulin was not significantly affected and that coagulation could be significantly inhibited or prevented. In addition, other properties that glycosylated insulin contribute to the chemical resistance release mechanism that provides insulin to diabetics in a form that directly responds to changes in blood glucose levels without the need for external or implantable detection devices. Is believed to have.

【0054】先に示した中間体の反応はスペーサーの端
部においてカルボキシル酸をアルキルクロロフォルメー
トとの反応及び混合無水物の生体インシュリンとの反応
を通じて混合無水物に変換することにより行なわれた。
混合された無水物はアミド結合を介してモノ,ジ又はト
リグリコシル化インシュリンを生成すべくインシュリン
上の1つまたはそれ以上のA−1,B−1又はB−29
の遊離アミノ基と反応する。置換の度合は中間体とイン
シュリンのモル比及びpH値を含む反応条件に依存す
る。一般に中間体とインシュリンのモル比は2ないし1
0に変化する。反応の目的上、約8ないし9.5のpH
値範囲が好ましい。
The reaction of the intermediate shown above was carried out by converting the carboxylic acid at the end of the spacer into a mixed anhydride through reaction with an alkyl chloroformate and reaction of the mixed anhydride with bioinsulin.
The mixed anhydrides are combined with one or more A-1, B-1 or B-29 on insulin to produce mono, di or triglycosylated insulin via an amide bond.
Reacts with the free amino groups of. The degree of substitution depends on the reaction conditions including the molar ratio of intermediate to insulin and the pH value. Generally, the molar ratio of intermediate to insulin is 2 to 1.
Change to 0. For the purpose of the reaction, a pH of about 8 to 9.5
A value range is preferred.

【0055】反応が複雑であるためグリコシル化インシ
ュリンをモノ,ジ又はトリ置換誘導体として生成するこ
とは稀れであろう。むしろ、混合物が以下の実施例に示
される如く、得られよう。
Due to the complexity of the reaction it will be rare to produce glycosylated insulin as a mono-, di- or tri-substituted derivative. Rather, a mixture will be obtained, as shown in the examples below.

【0056】説明の目的上、グリコシル化インシュリン
は3つの部類に分類出来る。
For purposes of illustration, glycosylated insulin can be divided into three categories.

【0057】最初の部類は化25のスペーサーを有し、
化26の一般的な構造式を有するグルコサミンから調製
されるインシュリンである。
The first class has the spacer of formula
Insulin prepared from glucosamine having the general structural formula:

【0058】[0058]

【化25】 [Chemical 25]

【0059】[0059]

【化26】 [Chemical formula 26]

【0060】式中、nは2ないし6の整数であり、mは
1ないし3の整数であり、グリコシル基はA−1グリシ
ン、B−フェニルアラニンのα−アミノ基又はインシュ
リン分子のB−29リジン部分のε−アミノ基1つまた
はそれ以上を通じてインシュリンに付着されている。
In the formula, n is an integer of 2 to 6, m is an integer of 1 to 3, and the glycosyl group is A-1 glycine, α-amino group of B-phenylalanine or B-29 lysine of insulin molecule. It is attached to insulin through one or more ε-amino groups of the moiety.

【0061】代表的なインシュリンは(グルコサミドサ
クシニル−)m インシュリンおよび(グルコサミドグル
タリル−)m インシュリンである。
Representative insulins are (glucosamide succinyl-) m insulin and (glucosamide glutaryl-) m insulin.

【0062】第2部類は化28の一般的構造式を有する
化27スペーサーと結合されたグルコ−及びマンノピラ
ノサイドを含む。
The second class includes gluco- and mannopyranoside linked to a Formula 27 spacer having the general structural formula of Formula 28.

【0063】[0063]

【化27】 [Chemical 27]

【0064】[0064]

【化28】 [Chemical 28]

【0065】式中、X及びZは異なり、−H及び−OH
から成る群から選択され、nは2ないし6の整数であ
り、mは1ないし3の整数であり、各グリコシル基はA
−1グリシン、B−1フェニルアラニンのα−アミノ基
又はインシュリン分子のB−29リジン部分のε−アミ
ノ基1つまたはそれ以上を通じてアミド結合によりイン
シュリンに付着されている。
In the formula, X and Z are different, and --H and --OH
N is an integer from 2 to 6, m is an integer from 1 to 3 and each glycosyl group is A
-1 Glycine, α-amino group of B-1 phenylalanine or ε-amino group of B-29 lysine moiety of insulin molecule is attached to insulin through one or more amide bonds.

【0066】代表的な化合物には〔p−(α−D−グル
コピラノシロキシ)−フェニル−N−サクシナミル〕イ
ンシュリン;〔p−(α−D−グルコピラノシロキシ)
−フェニル−N−グルタラミル〕m インシュリン;〔p
−(α−D−マンノピラノシロキシ)−フェニル−N−
サクシナミル〕m インシュリン;〔p−(α−D−マン
ノピラノシロキシ)−フェニル−N−グルタラミル〕m
インシュリンが含まれる。
Representative compounds include [p- (α-D-glucopyranosyloxy) -phenyl-N-succinamil] insulin; [p- (α-D-glucopyranosyloxy).
-Phenyl-N-glutaramyl] m insulin; [p
-(Α-D-mannopyranosiloxy) -phenyl-N-
Succinamil] m insulin; [p- (α-D-mannopyranosiloxy) -phenyl-N-glutaramyl] m
Contains insulin.

【0067】第3部類は化30の一般的構造式を有する
化29のスペーサーと結合されるグルコ−及びマンノピ
ラノサイドが含まれる。
The third class includes gluco- and mannopyranoside linked to the spacer of formula 29 having the general structural formula of formula 30:

【0068】[0068]

【化29】 [Chemical 29]

【0069】[0069]

【化3】 [Chemical 3]

【0070】式中、Z及びXは異なり、−H及び−OH
で構成される群から選択され、mは1ないし3の整数で
あり、各グリコシル基はA−1グリシンのα−アミノ
基、インシュリン分子のB−29リジン部分のε−アミ
ノ基の1またはそれ以上を通じてチオアミド結合により
インシュリンに付着されている。
In the formula, Z and X are different, and --H and --OH
M is an integer of 1 to 3 and each glycosyl group is an α-amino group of A-1 glycine, one of the ε-amino groups of the B-29 lysine moiety of the insulin molecule, or Through the above, it is attached to insulin by a thioamide bond.

【0071】代表的な化合物には、〔p−(α−D−グ
ルコピラノシロキシ)−フェニル−チオカルバモイル
−〕m インシュリン及び〔p−(α−D−マンノピラノ
シロキシ)−フェニル−チオカルバモイル−〕m インシ
ュリンが含まれる。
Representative compounds include [p- (α-D-glucopyranosyloxy) -phenyl-thiocarbamoyl-] m insulin and [p- (α-D-mannopyranosiloxy) -phenyl- Thiocarbamoyl-] m insulin.

【0072】本発明に従って調製されたグリコシル化イ
ンシュリンは任意の慣用的な方法即ち皮下、筋肉内又は
腹膜腔内注射で糖尿病患者に投与出来る。投与量はIU
単位(国際単位)では遊離又は生体インシュリンと同量
に出来る。投与量は患者の所要量に応じて広範に変化す
るので投与量の範囲を定める試みはなされないであろ
う。この投与量決定は患者の担当医の判断に任せられよ
う。一般に体重60kgの人には1日あたり2mgのイ
ンシュリンの投与量が要求される。
The glycosylated insulin prepared according to the present invention can be administered to diabetic patients by any conventional method, ie subcutaneous, intramuscular or intraperitoneal injection. The dose is IU
The unit (international unit) can be equal to free or living insulin. No attempt will be made to range the dosage as the dosage will vary widely depending on the patient's requirements. This dose determination will be left to the discretion of the patient's attending physician. Generally, a 60 kg person is required to administer a dose of 2 mg of insulin per day.

【0073】以下の実施例は中間体化合物の調製、グリ
コシル化インシュリンの調製、凝結の禁止又は阻止を行
なう当該インシュリンの生物学的効力と能力を示す。
The following examples demonstrate the biological potency and ability of insulin to prepare intermediate compounds, to prepare glycosylated insulin, and to inhibit or prevent clotting.

【0074】実施例I: N−サクシニルグルコサミンの調製。グルコサミン塩酸
塩(0.05,10.78g)を複蒸留水15mlお
よび0.05mトリエチルアミン(6.95ml)に溶
解させた。この溶液に攪拌によりアセトン37.5ml
中のコハク酸無水物(0.05,5.705g)を加
えた。その結果得られた混合物を二層に分離し、充分な
量の水を加えてその両方の層を1つの溶液にした。その
溶液を室温で4時間放置し、反応を完了させ、その後、
溶液を真空室内に入れ、粘性の高い黄色を帯びた濃縮溶
液が得られる迄蒸発させた。その濃縮物を測定し、3倍
量の氷酢酸で稀釈し、その結果N−サクシニルグルコサ
ミンの白色沈澱物が生成された。その生成物を濾過によ
って酢酸溶液から分離し、エタノールで洗浄し、次に石
油エーテルで洗浄した。その結果得られた生成物の収率
は39%であった。その生成物の融点は174−175
℃で、分子量は279.26の計算モル重量の2.5%
内であった。その構造と分子量はIR,NMR及びMS
/GCスペクトルで確認された。
Example I : Preparation of N-succinyl glucosamine. Glucosamine hydrochloride (0.05 m , 10.78 g) was dissolved in 15 ml double distilled water and 0.05 m triethylamine (6.95 ml). 37.5 ml of acetone by stirring in this solution
Succinic anhydride (0.05 m , 5.705 g) in was added. The resulting mixture was separated into two layers and sufficient water was added to bring both layers into one solution. The solution is left at room temperature for 4 hours to complete the reaction, then
The solution was placed in a vacuum chamber and evaporated until a thick viscous yellowish concentrated solution was obtained. The concentrate was measured and diluted with 3 volumes of glacial acetic acid resulting in the formation of a white precipitate of N-succinyl glucosamine. The product was separated from the acetic acid solution by filtration and washed with ethanol and then petroleum ether. The resulting product yield was 39%. The melting point of the product is 174-175.
At ℃, the molecular weight is 279.26 2.5% of the calculated molar weight
It was inside. Its structure and molecular weight are IR, NMR and MS
/ GC spectrum confirmed.

【0075】実施例II: N−グルタリル グルコサミンの調製。グルタル酸無水
物を使って実施例Iの方法を追試した。生成物の収率は
41%であった。融点は195−196℃であった。計
算したモル重量は293.27であった。IR及びNM
Rスペクトルを使って構造の確認を行なった。
Example II : Preparation of N-glutaryl glucosamine. The method of Example I was followed using glutaric anhydride. The product yield was 41%. The melting point was 195-196 ° C. The calculated molar weight was 293.27. IR and NM
The structure was confirmed using the R spectrum.

【0076】実施例III : p−(サクシニルアミド)−フェニル−α−D−グルコ
ピラノサイドの調製。第1段階において、350mlの
メタノール中のp−ニトロフェニル−α−D−グルコピ
ラノサイド(14mモル,4.214g)をギ酸アンモ
ニウム(56mモル,3.54g)及び炭素粒子上のパ
ラジウムを25℃で混合することにより還元した。系全
体を窒素で4時間洗浄し、しかる後濾過し、濾液を減圧
下で蒸発させた。粗p−アミノフェニル−α−D−グル
コピラノサイドをエタノール−水(50:1)混合物内
で再結晶させることにより精製した。収率は71%であ
った。融点は169−170℃であった。構造と分子量
をIR及びMS/GCスペクトルによって確認した。実
測した分子量は、271.27の計算モル重量の2.7
%以内にあった。
Example III : Preparation of p- (succinylamido) -phenyl-α-D-glucopyranoside. In the first step, p-nitrophenyl-α-D-glucopyranoside (14 mmol, 4.214 g) was added to ammonium formate (56 mmol, 3.54 g) and 25 g of palladium on carbon particles in 350 ml of methanol. Reduced by mixing at ° C. The whole system was flushed with nitrogen for 4 hours, then filtered and the filtrate evaporated under reduced pressure. The crude p-aminophenyl-α-D-glucopyranoside was purified by recrystallisation in an ethanol-water (50: 1) mixture. The yield was 71%. The melting point was 169-170 ° C. Structure and molecular weight were confirmed by IR and MS / GC spectra. The measured molecular weight is 2.7 of the calculated molar weight of 271.27.
It was within%.

【0077】実施例Iの方法に従ってp−アミノフェニ
ル−α−D−グルコピラノサイドをサクシニル酸無水物
と反応させて収率53%のp−(サクシニルアミド)−
フェニル−α−D−グルコピラノサイドを生成した。生
成物の融点は178−180℃であった。構造と分子量
をIR,NMR及びMS/GCスペクトルによって確認
した。実測した分子量は371.34の計算モル重量の
2%以内にあった。
P-Aminophenyl-α-D-glucopyranoside was reacted with succinyl anhydride according to the method of Example I to give a 53% yield of p- (succinylamide)-.
Phenyl-α-D-glucopyranoside was produced. The melting point of the product was 178-180 ° C. The structure and molecular weight were confirmed by IR, NMR and MS / GC spectra. The measured molecular weight was within 2% of the calculated molar weight of 371.34.

【0078】実施例IV: p−(グルタリルアミド)−フェニル−α−D−グルコ
ピラノサイドの調製。サクシニル酸無水物の代わりにグ
ルタル酸無水物を使って実施例III の方法を追試した。
p−(グルタリルアミド)−フェニル−α−D−グルコ
ピラノサイドを収率63%で生成し、その融点は167
−168℃であった。構造をIRスペクトルで確認し
た。計算モル重量は385.37であった。
Example IV : Preparation of p- (glutarylamide) -phenyl-α-D-glucopyranoside. The method of Example III was repeated using glutaric anhydride instead of succinyl anhydride.
p- (Glutarylamide) -phenyl-α-D-glucopyranoside was produced with a yield of 63% and its melting point was 167.
It was -168 degreeC. The structure was confirmed by IR spectrum. The calculated molar weight was 385.37.

【0079】実施例V: p−(サクシニルアミド)−フェニル−α−D−マンノ
ピラノサイドの調製。最初に、実施例III で概説した方
法を使ってp−ニトロフェニル−α−D−マンノピラノ
サイドをp−アミノフェニル−α−D−マンノピラノサ
イドに還元した。生成物の収率は91%で、生成物は1
50−153℃で溶融した。構造はIRスペクトルで確
認した。
Example V : Preparation of p- (succinylamido) -phenyl-α-D-mannopyranoside. First, p-nitrophenyl-α-D-mannopyranoside was reduced to p-aminophenyl-α-D-mannopyranoside using the method outlined in Example III. The product yield was 91% and the product was 1
Melted at 50-153 ° C. The structure was confirmed by IR spectrum.

【0080】こうして得られたp−アミノフェニル−α
−D−マンノピラノサイドを実施例III で説明した方法
でサクシニル酸無水物と反応させて収率67%の融点6
5−66℃のp−(サクシニルアミド)−フェニル−α
−D−マンノピラノサイドを生成した。構造と分子量を
IR,MNR,MS/GCスペクトルを使って確認し
た。実測した分子量は371.34の計算分子量の2%
以内であった。
The p-aminophenyl-α thus obtained
-D-mannopyranoside was reacted with succinyl anhydride by the method described in Example III to give a 67% yield, mp 6.
P- (succinylamido) -phenyl-α at 5-66 ° C
-D-mannopyranoside was produced. The structure and molecular weight were confirmed using IR, MNR and MS / GC spectra. The measured molecular weight is 2% of the calculated molecular weight of 371.34.
It was within.

【0081】実施例VI: p−(グルタリルアミド)−フェニル−α−D−マンノ
ピラノサイドの調製。実施例Vで概説した方法に従いグ
ルタル酸無水物をサクシニル酸無水物と置換した。その
結果得られたp−(グルタリルアミド)−フェニル−α
−D−マンノピラノサイドが溶融点134−136℃で
収率75%で生成された。計算による分子量は385.
37であった。構造をIRスペクトルで確認した。
Example VI : Preparation of p- (glutarylamide) -phenyl-α-D-mannopyranoside. The glutaric anhydride was replaced with succinyl anhydride according to the method outlined in Example V. The resulting p- (glutarylamide) -phenyl-α
-D-mannopyranoside was produced with a melting point of 134-136 ° C and a yield of 75%. The calculated molecular weight is 385.
It was 37. The structure was confirmed by IR spectrum.

【0082】実施例VII : p−イソチオシアノトフェニル−α−D−グルコピラノ
サイドの調製。80%水性エタノール中のp−(アミノ
フェニル)−α−D−グルコピラノサイドの溶液にチオ
ホスゲン(CSCI2 )の過剰モルが追加された。室温
で反応が実施され、数分間で完了した。結晶性生成物が
得られた。計算による分子量は313.3であった。
Example VII : Preparation of p-isothiocyanotophenyl-α-D-glucopyranoside. An excess mole of thiophosgene (CSCI 2 ) was added to a solution of p- (aminophenyl) -α-D-glucopyranoside in 80% aqueous ethanol. The reaction was carried out at room temperature and was completed in a few minutes. A crystalline product was obtained. The calculated molecular weight was 313.3.

【0083】実施例VIII: p−イソチオシアノトフェニル−α−D−マンノピラノ
サイドの調製。p−イソチオシアノトフェニル−α−D
−マンノピラノサイドを生成するためp−(アミノフェ
ニル)−α−D−マンノピラノサイドを対応するグルコ
ピラノサイドと置換するよう実施例VII の方法を適用出
来る。
Example VIII : Preparation of p-isothiocyanotophenyl-α-D-mannopyranoside. p-isothiocyanotophenyl-α-D
The method of Example VII can be applied to replace p- (aminophenyl) -α-D-mannopyranoside with the corresponding glucopyranoside to produce -mannopyranoside.

【0084】グルコサミンまたはp−アミノフェニル−
α−D−グルコー及びマンノピラノサイドとサクシニル
酸及びグルタル酸無水物の前述した組合せを合成したも
のを確認するため以下の試験を利用した。赤外線分光光
度計(ベックマン・ミクロラボ620MXコンピューテ
ィング赤外分光光度計)がアミド結合の存在を検出する
ことによりアミノ基と無水物の間の反応を決定するため
使用された。0.5%(w/w)KBrペレットとして
試料が準備された。反応前のアミノ基の存在は1650
−1580cm-1におけるN−H伸張帯域により検出さ
れた。対応するp−ニトロフェニル誘導体の還元により
調製されたp−アミノフェニル誘導体は還元反応が完了
したことを示す1580cm-1及び1330cm-1でN
−O伸張帯域を示さなかった。アミド結合の生成は16
60cm-1におけるC=O伸張帯域と1600cm-1
おけるN−H曲げモードの存在により示された。通常の
二量体カルボキシルC=O伸張帯域も約1725cm-1
附近で見られた。これらのデータはアミノとジカルボキ
シル酸無水物反応体との間の結合反応の完了を示す明確
なアミド帯域を確認する。
Glucosamine or p-aminophenyl-
The following tests were utilized to confirm the synthesis of the aforementioned combinations of α-D-glucose and mannopyranoside with succinylic acid and glutaric anhydride. An infrared spectrophotometer (Beckman Microlab 620MX Computing Infrared Spectrophotometer) was used to determine the reaction between the amino group and the anhydride by detecting the presence of an amide bond. Samples were prepared as 0.5% (w / w) KBr pellets. The presence of the amino group before the reaction is 1650.
Detected by the NH stretching band at -1580 cm -1 . The p-aminophenyl derivative prepared by reduction of the corresponding p-nitrophenyl derivative showed N at 1580 cm −1 and 1330 cm −1 , indicating that the reduction reaction was complete.
It showed no -O stretch zone. 16 amide bond formation
This was indicated by the presence of the C = O stretching zone at 60 cm- 1 and the NH bending mode at 1600 cm- 1 . The normal dimer carboxyl C = O extension zone is also about 1725 cm -1
It was seen nearby. These data confirm a distinct amide band indicating the completion of the coupling reaction between the amino and dicarboxylic anhydride reactants.

【0085】DEC PDP 11/34コンピュータ
ーと、インターフェース状態にあるLKB 9000S
MS/GC分光光度計を使って分子量がMS−GCス
ペクトルで形成された。炭水化物誘導体の揮発性はヒド
ロキシル及びカルボキシル酸基のトリメチルシリル誘導
体を使って高められた。全ての実施例においてトリメチ
ルシリル誘導体の観測された分子量は計算された理論値
の2.5±0.5以内であった。
DEC PDP 11/34 Computer, LKB 9000S in interface
Molecular weights were formed in the MS-GC spectrum using a MS / GC spectrophotometer. The volatility of carbohydrate derivatives was enhanced using trimethylsilyl derivatives of hydroxyl and carboxylic acid groups. The observed molecular weight of the trimethylsilyl derivative in all examples was within 2.5 ± 0.5 of the calculated theoretical value.

【0086】[0086]

【化31】 [Chemical 31]

【0087】化31の部分の存在はJOEL JNM−
FX270フーリア トランスフォームNMR分光光度
計を使用してプロトンMNRスペクトルにより確認され
た。試料はD2 O内に溶解され、ナトリウム2,2−ジ
メチル−2−シラペンタン−5−スルホン酸塩(DS
S)が内部基準成分として使用された。例えばp−(サ
クシニルアミド−α−D−グルコピラノサイド)におい
てはサクシニル部分内のメチレン基のプロトン信号が三
重項としてδ=2.71にて観測された。ピーク・エリ
アはサクシニル部分のメチレン プロトン4個を表わし
ているプロトンの個数に比例していた。溶融点は毛管溶
融点法によって測定された。
The presence of the chemical formula 31 is JOEL JNM-
Confirmed by proton MNR spectrum using FX270 Furia Transform NMR spectrophotometer. The sample was dissolved in D 2 O and sodium 2,2-dimethyl-2-silapentane-5-sulfonate (DS
S) was used as an internal reference component. For example, in p- (succinylamide-α-D-glucopyranoside), the proton signal of the methylene group in the succinyl moiety was observed as a triplet at δ = 2.71. The peak area was proportional to the number of protons representing the four methylene protons in the succinyl moiety. The melting point was measured by the capillary melting point method.

【0088】ジカルボリル酸無水物を利用する前述のグ
ルコース及びマンノース誘導体の収率は約39ないし9
1%の間で変動した。収率の変動は再結晶化のための限
定された溶媒(エタノール−水混合物)の使用に起因す
ると思われる。収率は再結晶化方法に対して適当な溶媒
を選択することにより増加させねばならない。
The yields of the above-mentioned glucose and mannose derivatives utilizing dicarballylic anhydride are about 39 to 9
It fluctuated between 1%. The variation in yield is believed to be due to the use of limited solvent (ethanol-water mixture) for recrystallization. The yield should be increased by choosing the appropriate solvent for the recrystallization method.

【0089】前述したグリコシルアミドカルボキシル酸
の誘導体とインシュリンとの再結合作用は混合された無
水物が反応混合物から分離されないような混合無水物法
を通じて実行される。グリコシルアミドカルボキシル酸
はイソブチルクロロギ酸塩との反応により混合無水物に
変換され、その結果生じる混合無水物はアミド結合を形
成するためインシュリン分子からの遊離アミノ基と反応
する。この方法については、一般に、アーランガー氏等
J. Biol. Chem. 228,713(1957年)及び
アレカツ氏等のJ. Immunal., 97,858(196
6)に説明されている。
The recombining action of insulin with the above-mentioned derivative of glycosylamidocarboxylic acid is carried out through the mixed anhydride method so that the mixed anhydride is not separated from the reaction mixture. The glycosyl amidocarboxylic acid is converted to a mixed anhydride by reaction with isobutyl chloroformate, and the resulting mixed anhydride reacts with free amino groups from the insulin molecule to form an amide bond. This method is generally described by Erlanger et al . , J. Biol. Chem. 228, 713 (1957) and Arekatu et al., J. Immunal., 97 , 858 (196).
6).

【0090】グリコシルアミドカルボキシル酸誘導体と
インシュリンとの反応に対しインシュリン分子上で利用
可能な1次サイトは3つあり、インシュリンはこれらの
誘導体の1つ、2つ又は3つにより結合可能である。こ
れらの利用可能なサイトにはグリシン(Gly A−
1)のα−アミノ基、フェニルアラニン(Phe B−
1)及びインシュリン分子のリジン(Lys B−2
9)のε−アミノ基が含まれる。これらの基のpKap
p値はGly A−1に対し8.0、Phe B−1に
対し6.7及びLys B−29に対し11.2であ
る。
There are three primary sites available on the insulin molecule for the reaction of glycosylamidocarboxylic acid derivatives with insulin, and insulin can be bound by one, two or three of these derivatives. These available sites include glycine (Gly A-
1) α-amino group, phenylalanine (Phe B-
1) and lysine of insulin molecule (Lys B-2
9-) ε-amino group is included. PKap of these groups
The p-values are 8.0 for Gly A-1, 6.7 for Phe B-1 and 11.2 for Lys B-29.

【0091】インシュリンはpH値が高過ぎると変性す
るのでLys B−29部分のε−アミノ基を反応性の
低いプロトン化状態に維持するためグリコシル−アミド
−カルボキシル酸とインシュリンとの間の結合反応のp
H値は7.5と10との間、好適には9.5が選択され
た。従って、Gly A−1及びPhe B−1位置の
α−アミノ基は1次反応サイトとして考えられる。然し
乍ら、三置換グリコシル化インシュリンはイソブチルク
ロロギ酸塩による無水物の生成中に生成されたHClを
錯化するため添加された求核性の高いトリ−N−ブチル
アミンを使用することによりLys B−29部分から
の遊離ε−アミノ基が脱プロトン化により生成可能であ
るところから前掲の方法によっても生成出来る。また、
ヘンダーソン−ハッセルバッハ式に基づきpH値9.5
で、Lys B−29のε−アミノ基の約2%が遊離又
は脱プロトン化の形態で平衡状態に在る。従ってかなり
な量の三置換グリコシル化インシュリンを調製出来る。
然し乍ら、選択されたpH値、即ち9.5及びそのpH
値でGly A−1及びPhe B−1の反応性の高い
遊離アミノ基のためグリコシル化インシュリンは主とし
て二置換及び三置換誘導体の混合物となろう。若干の一
置換体も存在し得る。
Since insulin is denatured when the pH value is too high, the conjugation reaction between glycosyl-amide-carboxylic acid and insulin is performed in order to maintain the ε-amino group of the Lys B-29 moiety in a less reactive protonated state. P
The H value was chosen between 7.5 and 10, preferably 9.5. Therefore, the α-amino group at the Gly A-1 and Phe B-1 positions is considered as the primary reaction site. However, the tri-substituted glycosylated insulin was added to Lys B-29 by using the highly nucleophilic tri-N-butylamine added to complex the HCl formed during the anhydride formation with isobutyl chloroformate. Since the free ε-amino group from the moiety can be produced by deprotonation, it can also be produced by the method described above. Also,
A pH value of 9.5 based on the Henderson-Hasselbach equation
And about 2% of the ε-amino groups of Lys B-29 are in equilibrium in the free or deprotonated form. Therefore, a considerable amount of tri-substituted glycosylated insulin can be prepared.
However, the selected pH value, namely 9.5 and its pH
Due to the highly reactive free amino groups of Gly A-1 and Phe B-1 by value, glycosylated insulin will predominantly be a mixture of di- and tri-substituted derivatives. Some monosubstitution may also be present.

【0092】以下の実施例においては、反応しなかった
インシュリンがCon−A(コンカナバリン−A)と結
合されたセハローズ小球体を有するカラムを使って親和
クロマトグラフィーによってグリコシル化インシュリン
から除去される。
In the following example, unreacted insulin is removed from glycosylated insulin by affinity chromatography using a column with Sehalose microspheres bound to Con-A (concanavalin-A).

【0093】Con−Aは糖類に対し結合親和力を有し
ていることが知られている。それ故インシュリンに結合
されるグリコシル部分が多くなればなる程、グリコシル
化インシュリンがクロマトグラフィー カラム内のCo
n−Aに対し結合される量が多くなる。従って、反応を
惹さなかったインシュリンはモノ−,ジ−及びトリ−グ
リコシル化インシュリンがこの順序で続くカラムを介し
て最初に溶離されることになろう。
It is known that Con-A has a binding affinity for saccharides. Therefore, the more glycosyl moieties are attached to insulin, the more glycosylated insulin the Co in the chromatography column.
The amount bound to n-A increases. Therefore, the unreacted insulin would be the first to elute through the column followed by mono-, di- and tri-glycosylated insulin in this order.

【0094】これは一般に正しい。然し乍ら、一部のグ
リコシル化誘導体は未反応インシュリンと共にカラムか
ら溶離されることがある。
This is generally true. However, some glycosylated derivatives may elute from the column along with unreacted insulin.

【0095】以下の実施例はCon−Aとの親和クロマ
トグラフィーで未反応インシュリンをグリコシル化イン
シュリンから分離する方法の典型的なものである。
The following example is representative of a method for separating unreacted insulin from glycosylated insulin by affinity chromatography with Con-A.

【0096】実施例IX: N−サクシニルグルコサミンの調製。 結合インシュリン(グルコサミノサクシニル インシュ
リン)。牛型インシュリン(87.77マイクロ モル
500mg)を蒸留水と、ジメチルホルムアミド(DM
F)の等容積混合物の200ml中で溶解し、0.1N
水酸化ナトリウムでpH値9.5に調整し、次に氷の槽
内で冷却した。N−サクシニルグルコースアミン、(8
00マイクロ モル)を各ゝトリ−N−ブチルアミン及
びイソブチルクロロギ酸塩の800マイクロ モルを含
有するDMFの溶液内で溶解し、0℃に20分間保持し
た。トリ−N−ブチルアミン1.6mモルをこの溶液に
付加し、次に攪拌により混合してインシュリン溶液とし
た。こうして精製された反応混合物は0.1N水酸化ナ
トリウムで9.5のpH値に調整され、0℃に1時間保
持された。次に混合物は室温で一昼夜保たれ、次に、未
反応N−サクシニルグルコサミンを除去するため蒸留水
に対し2日間、半透性膜を通じて透析された。蒸留水は
4℃に保持され、4時間毎に交換された。
Example IX : Preparation of N-succinyl glucosamine. Bound insulin (glucosaminosuccinyl insulin). Bovine insulin (87.77 micromol 500 mg) was added to distilled water and dimethylformamide (DM).
Dissolved in 200 ml of an equal volume mixture of F), 0.1 N
The pH value was adjusted to 9.5 with sodium hydroxide and then cooled in an ice bath. N-succinyl glucose amine, (8
(00 micromol) was dissolved in a solution of DMF containing 800 micromol of each tri-N-butylamine and isobutyl chloroformate and kept at 0 ° C. for 20 minutes. 1.6 mmol of tri-N-butylamine was added to this solution and then mixed by stirring to give an insulin solution. The reaction mixture thus purified was adjusted to a pH value of 9.5 with 0.1 N sodium hydroxide and kept at 0 ° C. for 1 hour. The mixture was then kept at room temperature overnight and then dialyzed through a semipermeable membrane against distilled water for 2 days to remove unreacted N-succinylglucosamine. Distilled water was kept at 4 ° C. and replaced every 4 hours.

【0097】透析膜の内側に残留するグリコシル化イン
シュリンは親液化され、以下に説明するトリス−バッフ
ァー溶液中で溶解された。その結果生じた溶液は中に存
在するバクテリアの除去のため濾過により滅菌された。
The glycosylated insulin remaining on the inside of the dialysis membrane was lyophilized and dissolved in the Tris-buffer solution described below. The resulting solution was sterilized by filtration to remove the bacteria present in it.

【0098】その滅菌された生成物をセファローズ4B
(ミズーリー州セントルイスのシグマ ケミカル社)に
結合された市販のCon A(コンカナバリン−A)の
小球体を含有する2.5×60cmのカラム上に設置し
た。未反応インシュリンは1m MnCl2 、1m
CaCl2 及び0.5 NaClも含有する0.0
トリス−バッファー溶離液を使用してカラムから除
去された。溶離液はpH値が7.4であり、4℃に維持
された。流量は72ml/時に維持され、7.0mlの
留分が集められ、インシュリンの存在に対しUVスペク
トルによりA276nmで分析された。フェノール−硫
酸検査を利用した480nmにおける糖分の比色計によ
る測定も一部のN−サクシニルグルコサミン結合インシ
ュリンの存在を示した。
The sterilized product was treated with Sepharose 4B.
Placed on a 2.5 x 60 cm column containing commercially available Con A (Concanavalin-A) microspheres bound to (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO). Unreacted insulin is 1 mm MnCl 2 , 1 mm
0.0, which also contains CaCl 2 and 0.5 m NaCl
It was removed from the column using a buffer eluent - 2 m Tris. The eluent had a pH value of 7.4 and was kept at 4 ° C. The flow rate was maintained at 72 ml / hr and 7.0 ml fractions were collected and analyzed by UV spectroscopy at A276 nm for the presence of insulin. Colorimetric measurement of sugars at 480 nm utilizing the phenol-sulfuric acid test also showed the presence of some N-succinyl glucosamine linked insulin.

【0099】図1に示す如く、約105分後に未反応イ
ンシュリン(成分1)すべてが276nmにおいてUV
スペクトルにより監視されて集められていた。その時点
で、0.1 α−メチル−D−マンノピラノサイドが
溶離液としてトリス−バッファー溶液に加えられ、その
流量が72ml/時に保持された。約200分後にN−
サクシニルグルコサミン結合インシュリンから成る成分
2のすべてが図1にも示される如く集められた。
As shown in FIG. 1, after about 105 minutes, all unreacted insulin (component 1) was UV at 276 nm.
It was collected and monitored by the spectrum. At that time, 0.1 m α-methyl-D-mannopyranoside was added to the Tris-buffer solution as an eluent and the flow rate was maintained at 72 ml / h. About 200 minutes later N-
All of component 2, consisting of succinyl glucosamine linked insulin, were assembled as also shown in FIG.

【0100】Con−Aに対するグルコサミン部分の固
有の低結合力は遊離インシュリンと成分1内のグリコシ
ル化インシュリンの混合溶離液のためであると考えられ
ていた。480nmにおける成分2内のグリコシル化イ
ンシュリンの低い吸着性が原因で置換度合は測定出来な
かった。
It was believed that the inherent low avidity of the glucosamine moiety for Con-A was due to a mixed eluent of free insulin and glycosylated insulin within component 1. The degree of substitution could not be determined due to the low adsorption of glycosylated insulin in component 2 at 480 nm.

【0101】成分2内のグリコシル化インシュリンは血
糖値を下げる能力を測定するため凍結乾燥された。対応
するN−グルタリル グルコサミン結合インシュリン
(グルコサミノ・グルタリル・インシュリン)が同様の
様式で調製された。
The glycosylated insulin in component 2 was lyophilized to determine its ability to lower blood glucose levels. The corresponding N-glutaryl glucosamine linked insulin (glucosamino glutaryl insulin) was prepared in a similar manner.

【0102】実施例X: p−(サクシニルアミド)−フェニル−α−D−グルコ
ピラノサイド結合インシュリンの調製。 〔p−(α−D−グルコピラノシロキシ)−フェニル−
N−サクシナミル インシュリン〕。
Example X : Preparation of p- (succinylamido) -phenyl-α-D-glucopyranoside linked insulin. [P- (α-D-glucopyranosyloxy) -phenyl-
N-succinamil insulin].

【0103】実施例IXの方法が実施例III からのp−
(サクシニルアミド)−フェニル−α−D−グルコピラ
ノサイドを牛型インシュリンと反応させるため追試され
た。その結果を図2に示す。図2の成分1は480nm
におけるフェノール−硫酸法により実証された遊離イン
シュリンと一部のグリコシル化インシュリンで構成され
た。成分2及び3は集められ、インシュリンに対する2
76nmと同様、グリコシル基の存在に対しフェノール
硫酸法により検査された。成分3を分離するのに必要な
溶離液の量が多いため、成分3はインシュリン上のグリ
コシル基が成分2より多く含有していたことが予測出来
る。成分2及び3の曲線の下側の領域は、各ゝ58.9
%及び41.1%であった。成分2は主としてジグリコ
シル置換インシュリンであり、成分3は主としてトリグ
リコシル置換誘導体であった。従って結合された成分2
及び3内に含有されているインシュリン上のグリコシル
誘導体の平均個数である0.589×2+0.411×
3=2.411が得られた。この置換度合はインシュリ
ン分子あたり2.3のグリコシル基を示すフェノール硫
酸検査に固有のものであった。フェノール硫酸試験の詳
細についてはジュポア氏等のアナリティカル・ケミスト
リー28,350(1956年)に説明してある。
The procedure of Example IX is the same as that of Example III
The (succinylamido) -phenyl-α-D-glucopyranoside was supplemented to react with bovine insulin. The result is shown in FIG. Component 1 in FIG. 2 is 480 nm
It was composed of free insulin and some glycosylated insulin demonstrated by the phenol-sulfuric acid method in. Ingredients 2 and 3 are collected and 2 for insulin
As with 76 nm, it was examined by the phenol sulphate method for the presence of glycosyl groups. Due to the large amount of eluent required to separate component 3, it can be expected that component 3 contained more glycosyl groups on insulin than component 2. The areas under the curves for components 2 and 3 are each 58.9.
% And 41.1%. Component 2 was predominantly a diglycosyl-substituted insulin and component 3 was predominantly a triglycosyl-substituted derivative. Thus combined component 2
And the average number of glycosyl derivatives on insulin contained in 3 and 0.589 × 2 + 0.411 ×
3 = 2.411 was obtained. This degree of substitution was unique to the phenol sulfate test, which showed 2.3 glycosyl groups per insulin molecule. For more information on the phenol-sulfuric acid test, please contact Jupoir and other analytical chemists.
Lee 28, 350 (1956).

【0104】集合成分2および3が組合されて溶離液除
去のため透析された後、精製生成物であるα−メチル−
D−マンノピラノサイドは生物学的試験のため凍結乾燥
された。
After the assembled components 2 and 3 were combined and dialyzed to remove the eluent, the purified product α-methyl-
D-mannopyranoside was lyophilized for biological testing.

【0105】同じ方法により対応するp−(グルタリル
アミド)−フェニル−α−D−グルコピラノサイド結合
インシュリン〔p−α−D−グルコピラノシロキシ)−
フェニル−N−グルタルアミル インシュリン〕が調製
された。
Corresponding p- (glutarylamide) -phenyl-α-D-glucopyranoside linked insulin [p-α-D-glucopyranosyloxy)-by the same method.
Phenyl-N-glutaramyl insulin] was prepared.

【0106】実施例XI: p−(サクシニルアミド)−フェニル−α−D−マンノ
ピラノサイド結合インシュリンの調製。 〔p−(α−D−マンノピラノシロキシ)−フェニル−
N−サクシナミル インシュリン〕。実施例Xに概説し
た方法を行ない、その溶離体の形状を図3に示す。成分
1はフェノール−硫酸検査が陰性であったため、未反応
遊離インシュリンであった。成分2及び3の組合せのた
めインシュリンに付着したグリコシル基の平均度合はフ
ェノール硫酸検査により2.5であった。成分2及び3
に対する曲線の下側の領域は各ゝ34%及び66%で前
述の試験結果と密に比較される2.66の平均置換度を
示している。
Example XI : Preparation of p- (succinylamido) -phenyl-α-D-mannopyranoside-coupled insulin. [P- (α-D-mannopyranosiloxy) -phenyl-
N-succinamil insulin]. The method outlined in Example X was performed and the eluent geometry is shown in FIG. Component 1 was unreacted free insulin because the phenol-sulfuric acid test was negative. The average degree of glycosyl groups attached to insulin due to the combination of components 2 and 3 was 2.5 by the phenol-sulfuric acid test. Ingredients 2 and 3
The area under the curve for shows a mean degree of substitution of 2.66 which is closely compared to the above test results at 34% and 66% respectively.

【0107】精製した凍結乾燥生成物を血糖降下試験の
ため保持した。
The purified lyophilized product was retained for the hypoglycemic test.

【0108】対応するp−(グルタリルアミド)−フェ
ニル−α−D−マンノピラノサイド結合インシュリン〕
p−(α−D−マンノピラノシロキシ)−フェニル−N
−グルタルアミル インシュリン〕が調製され、前述の
方法により精製された。
Corresponding p- (glutarylamide) -phenyl-α-D-mannopyranoside linked insulin]
p- (α-D-mannopyranosiloxy) -phenyl-N
-Glutaramyl insulin] was prepared and purified by the method described above.

【0109】実施例XII : p−(α−D−グルコピラノシロキシ)−フェニル−チ
オカルバモイル インシュリンの調製。 実施例VII から得られたp−(イソチオシアノトフェニ
ル)−α−D−グルコピラノサイド(355.08マイ
クロ モル)をピリジン3部と水1部の5℃の溶液内で
溶解し、そのpH値を0.1NaOHで8.0に調整し
た。牛型インシュリン(177.54マイクロ モル,
1gm)をピリジン−水の溶媒を使って調整しグルコピ
ラノサイド溶液と組合せた。その組合された溶液を5℃
でpH値8.0に1時間保持し、次に室温で一昼夜放置
した。次に、p−(α−D−グルコピラノシロキシ)−
フェニル−チオカルバモイル インシュリンから成る反
応生成物を実施例IXと同様凍結乾燥して未反応p−(イ
ソチオシアノトフェニル)−α−D−グルコピラノサイ
ドを除去し、残りの生成物を凍結乾燥し、トリス・バッ
ファー内にて溶解し、実施例IXの場合と同様、Con−
Aセホラーゼ4Bカラム上の親和クロマトグラフィーに
提供した。流量は、4℃において26ml/時であり、
5.0mlの留分が集められた。溶離液の性状を図4に
示す。成分1は遊離インシュリンとグリコシル化インシ
ュリンの両方を含有し、成分2はインシュリン分子あた
り1.5グリコシル基の平均値を有するp−(α−D−
グルコピラノシロキシ)−フェニル−チオカルバモイル
インシュリンで構成されていた。
Example XII : Preparation of p- (α-D-glucopyranosyloxy) -phenyl-thiocarbamoyl insulin. P- (Isothiocyanotophenyl) -α-D-glucopyranoside (355.08 micromoles) obtained from Example VII was dissolved in a solution of 3 parts pyridine and 1 part water at 5 ° C. The pH value was adjusted to 8.0 with 0.1 NaOH. Bovine insulin (177.54 μmol,
1 gm) was prepared using a pyridine-water solvent and combined with the glucopyranoside solution. The combined solution at 5 ° C
The pH value was maintained at 8.0 for 1 hour and then left overnight at room temperature. Next, p- (α-D-glucopyranosyloxy)-
The reaction product consisting of phenyl-thiocarbamoyl insulin was lyophilized as in Example IX to remove unreacted p- (isothiocyanotophenyl) -α-D-glucopyranoside and the remaining product was lyophilized. And dissolve in Tris buffer, and Con-
Provided for affinity chromatography on an A Sephorase 4B column. The flow rate is 26 ml / hour at 4 ° C,
A 5.0 ml fraction was collected. The properties of the eluent are shown in FIG. Component 1 contains both free and glycosylated insulin, and component 2 has p- (α-D- with an average value of 1.5 glycosyl groups per insulin molecule.
It was composed of glucopyranosyloxy) -phenyl-thiocarbamoyl insulin.

【0110】成分2からの生成物はα−メチル−D−マ
ンノピラノサイド溶離液を除去するため透析され、次に
生物学的試験のため凍結乾燥された。
The product from component 2 was dialyzed to remove the α-methyl-D-mannopyranoside eluent and then lyophilized for biological testing.

【0111】実施例XIII凝結試験 遊離インシュリン又は生体インシュリンに関連ある諸問
題の1つはインシュリンが凝結し最終的には溶液状態か
ら結晶化し、こうしてその生物学的効力を失なう傾向が
ある点である。グリコシル化インシュリンの場合、この
傾向はインシュリン内のGly A−1、Phe B−
1及びLys B−29の活性アミノサイトの部分がグ
リコシル基の結合反応によってブロックされるので著し
く減少される。
Example XIII : Coagulation Test One of the problems associated with free or bioinsulin is that insulin tends to coagulate and eventually crystallize out of solution, thus losing its biological potency. It is a point. In the case of glycosylated insulin, this trend is due to Gly A-1, Phe B- in insulin.
It is significantly reduced because portions of 1 and Lys B-29's active aminosites are blocked by the glycosyl linking reaction.

【0112】グリコシル化インシュリンとの比較による
遊離インシュリンを使った塊状凝結に関する検討が2つ
の方法により行なわれた。塊状凝結に関する検討では各
種水溶液とインシュリンの0.1mg/mlを含有する
グリコシル化インシュリン溶液が凝結が目視される迄又
は2週間迄1555rpmで攪拌された。別の試験にお
いては、同じインシュリン濃度を含有する溶液をポリウ
レタン(バイオマー)上に析出させ、顕微鏡で凝結の観
察を行なった。その結果は表1の通りである。
Studies on bulk aggregation with free insulin by comparison with glycosylated insulin were performed by two methods. In the study on agglomeration, various aqueous solutions and a glycosylated insulin solution containing 0.1 mg / ml of insulin were stirred at 1555 rpm until agglomeration was visible or for 2 weeks. In another test, a solution containing the same insulin concentration was deposited on polyurethane (Biomer) and microscopically observed for coagulation. The results are shown in Table 1.

【0113】[0113]

【表1】 [Table 1]

【0114】グリコシル化インシュリンは凝結に対して
は遊離インシュリンより安定性が高く、従って貯蔵寿命
が良くなることが前述の結果から明らかである。
It is clear from the above results that glycosylated insulin is more stable to coagulation than free insulin and therefore has a better shelf life.

【0115】実施例XIV : グリコシル化インシュリンの生物学的活性。本明細書で
説明したグリコシル化インシュリンの生物学的活性が血
糖降下試験により測定され、市販のインシュリン製剤及
び対照液と比較された。この試験において、普通の実験
用ラットをモデルにして20時間絶食させた。基準とな
る血糖値を測定した後、遊離又はグリコシル化インシュ
リンのいずれか一方の1mg/kgを腹膜腔内のルート
を通じて注入した。各ラット内の血糖値を注入後20分
経って比色計により測定した。その結果について表2に
掲げる。
Example XIV : Biological activity of glycosylated insulin. The biological activity of the glycosylated insulin described herein was measured by the hypoglycemic test and compared to commercial insulin formulations and control solutions. In this test, normal laboratory rats were modeled and fasted for 20 hours. After measuring the baseline blood glucose level, either 1 mg / kg of free or glycosylated insulin was infused via the intraperitoneal route. The blood glucose level in each rat was measured by a colorimeter 20 minutes after the injection. The results are shown in Table 2.

【0116】[0116]

【表2】 [Table 2]

【0117】本明細書で説明した如く、調製済みの7種
類のグリコシル化インシュリンは全て血糖値を降下させ
る生物学的に著しい効力を有していることが前掲の内容
から明らかである。
As described herein, it is clear from the above description that all seven types of prepared glycosylated insulins have remarkable biological effect of lowering blood glucose level.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例IXに報告され述べてあるクロマトグラフ
ィー試験による溶離性状の線図である。
FIG. 1 is a diagram of the elution profile from the chromatographic test reported and described in Example IX.

【図2】実施例Xに報告され述べてあるクロマトグラフ
ィー試験による溶離性状の線図である。
FIG. 2 is a diagram of the elution profile from the chromatographic test reported and described in Example X.

【図3】実施例XIに報告され述べてあるクロマトグラフ
ィー試験による溶離性状の線図である。
FIG. 3 is a diagram of the elution profile from the chromatographic test reported and described in Example XI.

【図4】実施例XII に報告され述べてあるクロマトグラ
フィー試験による溶離性状の線図である。
FIG. 4 is a diagram of the elution profile from the chromatographic test reported and described in Example XII.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 【化1】 化1の構造式を有するグリコシル化インシュリン。〔式
中Z及びXが異なり、−H及び−OHから成る群から選
択され、mが1ないし3の整数であり、各グリコシル基
がA−1グリシン、B−1フエニル・アラニンのα−ア
ミノ基1種類以上又はインシュリン分子のB−29リジ
ン部分のε−アミノ基を通じてチオアミド結合によりイ
ンシュリンに付着している。〕
Claims: Glycosylated insulin having the structural formula of Chemical formula 1. [Wherein Z and X are different, selected from the group consisting of -H and -OH, m is an integer of 1 to 3, and each glycosyl group is A-1 glycine, B-1 phenyl alanine α-amino. It is attached to insulin by a thioamide bond through one or more groups or through the ε-amino group of the B-29 lysine moiety of the insulin molecule. ]
【請求項2】 Zが−Hであり、Xが−OHであるよう
にした請求項1に記載のグリコシル化インシュリン。
2. The glycosylated insulin according to claim 1, wherein Z is —H and X is —OH.
【請求項3】 Zが−OHであり、Xが−Hであるよう
にした請求項1に記載のグリコシル化インシュリン。
3. The glycosylated insulin according to claim 1, wherein Z is —OH and X is —H.
【請求項4】 【化2】 製剤的に許容できるキャリア内で化2の構造式を有する
グリコシル化インシュリンの有効量を含む糖尿病治療
剤。〔式中Z及びXが異なり、−H及び−OHから成る
群より選択され、mが1ないし3の整数であり、各グリ
コシル基がA−1グリシン、B−1フエニルアラニンの
α−アミノ基1種類以上又はインシュリン分子のB−2
9リジン部分のε−アミノ基を通じてチオアミド結合に
よりインシュリンに付着している。〕
4. A compound represented by the formula: A therapeutic agent for diabetes comprising an effective amount of glycosylated insulin having the structural formula of Formula 2 in a pharmaceutically acceptable carrier. [Wherein Z and X are different, selected from the group consisting of -H and -OH, m is an integer of 1 to 3, and each glycosyl group is A-1 glycine or B-1 phenylalanine α-amino. B-2 of one or more groups or insulin molecules
It is attached to insulin through a thioamide bond through the ε-amino group of the 9-lysine moiety. ]
【請求項5】 グリコシル化インシュリンの有効量が患
者の必要量を基に決定されている請求項4に記載の糖尿
病治療剤。
5. The therapeutic agent for diabetes according to claim 4, wherein the effective amount of glycosylated insulin is determined based on the amount required by the patient.
【請求項6】 Zが−Hであり、Xが−OHであるよう
にした請求項5に記載の糖尿病治療剤。
6. The therapeutic agent for diabetes according to claim 5, wherein Z is —H and X is —OH.
【請求項7】 Zが−OHであり、Xが−Hであるよう
にした請求項5に記載の糖尿病治療剤。
7. The therapeutic agent for diabetes according to claim 5, wherein Z is —OH and X is —H.
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