KR100778633B1 - Glp-1 derivative linked biotin and biotin-polyethylene glycol, method for the preparation thereof and pharmaceutical composition comprising the same - Google Patents

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KR100778633B1 KR1020070036246A KR20070036246A KR100778633B1 KR 100778633 B1 KR100778633 B1 KR 100778633B1 KR 1020070036246 A KR1020070036246 A KR 1020070036246A KR 20070036246 A KR20070036246 A KR 20070036246A KR 100778633 B1 KR100778633 B1 KR 100778633B1
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채수영
신한종
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

A biotin and biotin polyethylene glycol-linked GLP-1 derivative is provided to be usefully used for preventing or treating diseases caused by excessive secretion of insulin, lowering of glucose in plasma, inhibition of stomach or intestine motion, inhibition of an empty stomach or intestine, or inhibition of food intake, type 2 diabetes, obesity and irritable colon syndrome. A GLP-1 derivative in which biotin and biotin-polyethylene glycol are selectively linked to No. 26 lysine residue and No. 34 lysine residue is represented by the formula(2), wherein the biotin-polyethylene glycol is represented by the formula(1) having a molecular weight of 3,400. A method for preparing the GLP-1 derivative comprises the steps of: (a) adding biotin, biotin-polyethylene glycol and GLP to a buffer solution and an organic solvent to be subject to reaction; (b) storing the reaction mixture obtained from the step(a) under a certain temperature for a certain period of time; (c) removing non-reacted reaction products after the reaction completion of the step(b); and (d) isolating GLP-1 in which the biotin and biotin-polyethylene glycol are linked from the non-reacted products-removed products and purifying them. A pharmaceutical composition for preventing or treating diabetes or obesity comprises the biotin and biotin polyethylene glycol-linked GLP-1 derivative.

Description

비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 약학 조성물{GLP-1 derivative linked biotin and biotin-polyethylene glycol, method for the preparation thereof and pharmaceutical composition comprising the same}GLP-1 derivative linked biotin and biotin-polyethylene glycol, method for the preparation about and pharmaceutical composition comprising the same}

도 1은 GLP-1, Lys34-mono-biotin-GLP-1 (MB-GLP-1) 및 Lys26 ,34-di-biotin-GLP-1 (DB-GLP-1) 혼합물의 HPLC 크로마토그램을 나타낸 도이다.Figure 1 is a GLP-1, Lys 34 -mono- biotin-GLP-1 (MB-GLP-1) , and Lys 26, 34 -di-biotin- GLP-1 (DB-GLP-1) mixture of HPLC chromatograms The figure shown.

도 2는 GLP-1, MB-GLP-1 및 DB-GLP-1의 MALDI-TOF 질량분석 스펙트럼을 나타낸 도이다.2 shows MALDI-TOF mass spectrometry spectra of GLP-1, MB-GLP-1 and DB-GLP-1.

도 3은 본 발명의 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체 (Lys26-비오틴-Lys34-비오틴-PEG-GLP-1; DBP-GLP-1)의 MALDI-TOF 질량분석 스펙트럼을 나타낸 도이다.FIG. 3 shows MALDI-TOF mass spectrometry of GLP-1 derivatives (Lys 26 -Biotin-Lys 34 -Biotin-PEG-GLP-1; DBP-GLP-1) conjugated to biotin and biotin-polyethylene glycol of the present invention. The figure shown.

도 4는 본 발명의 DBP-GLP-1을 단백분해 효소인 리신-C로 분해반응시킨 후 측정한 DBP-GLP-1의 질량분석 스펙트럼을 나타낸 도이다.4 is a diagram showing a mass spectrometry spectrum of DBP-GLP-1 measured after digesting DBP-GLP-1 of the present invention with lysine-C, a protease.

도 5는 트립신 효소에서 GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1의 시간-잔존량 분석 결과를 나타낸 도이다.Figure 5 is a diagram showing the time-residual analysis results of GLP-1, DB-GLP-1 and DBP-GLP-1 in trypsin enzyme.

도 6은 BBMV 효소에서 GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1의 시간-잔존량 분석 결 과를 나타낸 도이다.FIG. 6 shows the results of time-remaining analysis of GLP-1, DB-GLP-1 and DBP-GLP-1 in BBMV enzymes.

도 7은 DPP IV 효소에서 GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1의 시간-잔존량 분석 결과를 나타낸 도이다.Figure 7 is a diagram showing the time-residual analysis results of GLP-1, DB-GLP-1 and DBP-GLP-1 in the DPP IV enzyme.

도 8은 랫트의 췌장소도에서 GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1의 인슐린 분비 촉진 실험 결과를 나타낸 도이다.Figure 8 is a diagram showing the results of insulin secretion promoting experiments of GLP-1, DB-GLP-1 and DBP-GLP-1 in the rat pancreatic diagram.

도 9는 대조군(placebo, 생리식염수), GLP-1 및 DB-GLP-1 투여군에서의 내당력 변화를 나타낸 도이다.9 is a diagram showing the glucose tolerance change in the control group (placebo, saline), GLP-1 and DB-GLP-1 administration group.

도 10은 도 9의 결과를 기준으로 대조군, GLP-1 및 DB-GLP-1 투여군에서의 포도당 농도 곡선하 면적을 도식화한 도이다.10 is a diagram illustrating the area under the curve of glucose concentration in the control group, GLP-1 and DB-GLP-1 administration group based on the result of FIG. 9.

도 11은 GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1 투여군에서의 내당력 변화를 나타낸 도이다.11 is a diagram showing the change in glucose tolerance in the GLP-1, DB-GLP-1 and DBP-GLP-1 administration group.

도 12는 도 11의 결과를 기준으로 GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1 투여군에서의 포도당 농도 곡선하 면적을 도식화한 도이다.12 is a diagram illustrating the area under the glucose concentration curve in the GLP-1, DB-GLP-1, and DBP-GLP-1 administration groups based on the result of FIG. 11.

도 13은 SD 랫트에 GLP-1과 DBP-GLP-1의 경구투여 후 혈중농도 변화를 나타낸 도이다.Figure 13 shows the changes in blood concentrations after oral administration of GLP-1 and DBP-GLP-1 in SD rats.

본 발명은 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 약학 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a GLP-1 derivative conjugated with biotin and biotin-polyethylene glycol, a preparation method thereof, and a pharmaceutical composition comprising the same.

글루카곤-유사 펩티드-1(glucagon-like peptide-1, 이하 GLP-1)은 인슐린 분비 자극, 글루카곤 분비 억제, 위 공복 억제, 위 운동 또는 장 운동 억제, 글루코오스 사용 증진 및 체중 감량 유도와 같은 다양한 생물학적 효과를 유도한다. 또한, GLP-1은 제 2형 당뇨병인 인슐린 비-의존성 진성 당뇨병(Type Ⅱ diabetes, Non-insulin dependence diabetes mellitus, NIDDM)이 진행됨에 따라 유발되는 췌장 β-세포 퇴화의 예방 및 신생 β-세포의 생성촉진에 의한 인슐린 분비능의 회복 등의 작용을 할 수 있는 것으로 알려져 있다. 특히, GLP-1의 현저한 특성은 인슐린 요법, 또는 인슐린 발현 증가에 의해 작용하는 경구 용법 및 몇몇 유형을 이용하는 경우에 나타나는 저혈당증 관련 위험을 수반하지 않고 인슐린 분비를 자극하는 능력에 있다. 뿐만 아니라, 혈당 강하제인 술폰 요소제(sulfonylurea) 등의 장기 복용에 따른 췌장 내 β-세포의 사멸 및 괴사 등의 부작용을 수반하지 않는 것으로 알려져 있다. 따라서 제 2형 당뇨병의 치료에 있어서 매우 유효한 물질로 생각된다.Glucagon-like peptide-1 (GLP-1) is a variety of biological agents, such as stimulating insulin secretion, inhibiting glucagon secretion, inhibiting gastric fasting, inhibiting gastric or intestinal locomotion, enhancing glucose use and inducing weight loss. Induce effect. GLP-1 also prevents pancreatic β-cell degeneration caused by the progression of type II diabetes, Type II diabetes, and non-insulin dependence diabetes mellitus (NIDDM). It is known to be able to restore the insulin secretion ability by the production promotion. In particular, a salient feature of GLP-1 lies in its ability to stimulate insulin secretion without the risks associated with insulin therapy, oral use that acts by increased insulin expression, and the risks associated with hypoglycemia with some types. In addition, it is known that no side effects such as death and necrosis of β-cells in the pancreas following long-term administration of a blood sugar lowering agent sulfone urea (sulfonylurea). Therefore, it is considered to be a very effective substance in the treatment of type 2 diabetes.

그러나 GLP-1 자체의 활성이 불충분하고, 2가지의 절단된 자연 발생 펩티드인 GLP-1(7-37)OH 및 GLP-1(7-36)NH2가 생체 내에서 빠르게 제거되어 생체 내 반감기가 매우 짧다는 사실에 의해 GLP-1 펩티드가 관여하는 요법의 유용성이 제한되어 왔다. 특히, 내생적으로 생성된 디펩티딜 펩티다제 IV(dipeptidyl peptidase-Ⅳ, 이하 DPP-Ⅳ)는 N-말단 히스티딘(7번) 및 알라닌 잔기(8번)를 제거함으로써 GLP-1 펩티드를 불활성화시키며, 이것이 짧은 생체 내 반감기에 대한 주요 원인인 것으로 알려져 있다(O' Harte et al., 2000).However, the activity of GLP-1 itself is insufficient, and two cleaved naturally occurring peptides, GLP-1 (7-37) OH and GLP-1 (7-36) NH 2, are rapidly removed in vivo and thus have a half-life in vivo. The very short has been limited the usefulness of the therapy involving the GLP-1 peptide. In particular, endogenously produced dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV) inactivates the GLP-1 peptide by removing the N-terminal histidine (No. 7) and alanine residue (No. 8). This is known to be a major cause of short in vivo half-life (O 'Harte et al., 2000).

따라서, DPP-IV 저해제를 사용하여 GLP-1의 분해를 억제하거나(P93/01, NVP-LAF237, NVP-DPP728, 815541A, 823093, MK-0431 등) GLP-1 수용체 작용물질 또는 GLP-1 유도체를 이용하여 (엑센딘, 리라글루타이드, GLP-1/CJC-1131 등) 생물학적 활성을 유지하면서 GLP-1 펩티드의 소실 반감기를 연장시키거나 신체로부터 펩티드 제거율을 감소시키기 위한 다양한 접근법이 시도되고 있다.Thus, DPP-IV inhibitors can be used to inhibit degradation of GLP-1 (P93 / 01, NVP-LAF237, NVP-DPP728, 815541A, 823093, MK-0431, etc.) or GLP-1 receptor agonists or GLP-1 derivatives. Various approaches have been attempted to prolong the loss half-life of GLP-1 peptides or reduce the rate of peptide removal from the body while maintaining biological activity (exendin, liraglutide, GLP-1 / CJC-1131, etc.). .

한편, 비타민은 인체의 여러 가지 생리조절에 없어서는 안 될 필수 영양소로서 인간의 물질대사와 성장, 특히 소화효소, 항체 및 지방산의 생산에 직접적으로 관여하고 이들의 결핍시 다양한 질병을 수반하게 된다. 그러나 인간과 포유동물의 경우 이러한 비타민들의 합성능력을 상실하였기 때문에 외부로부터 얻는 것이 필수적이고, 따라서 인간의 소장(small intestine)에는 이러한 비타민을 흡수할 수 있는 수송시스템이 매우 잘 발달되어 있는데, 이들은 농도 또는 pH 등 다양한 환경 조건에 따라 능동 수송시스템(active transport system), 농도 의존성 수동 수송시스템(passive transport system), 세포간 투과수송시스템(intracellular transport system), 리셉터-매개 세포 내 이입 경로(receptor-mediated endocytotic pathway) 등의 방법으로 인체 안으로 흡수되며 그 장내 부위 또한 매우 다양하다. 예를 들어 티아민(thiamin)과 니아신(niacin)의 경우 그 대부분이 십이지장에서 흡수되며, 시아노코발라민(cyanocobalamin)의 경우 소장 전반에 걸쳐 흡수가 일어난다. 이들은 각기 특유의 흡수시스템을 가지고 있는데, 이 중 가장 잘 알려져 있는 시스템은 능동수송의 한 종류인 비오틴 흡수 시스템인 Na-의존성 비타민 수송시스템(Na- dependent multivitamin transport system)이다. 이 시스템은 소장 이외에 간, 신장이나 심장 등 인체의 다양한 장기에 고루 분포되어 있는 것으로 알려져 있다. 이 시스템의 소장에서의 비오틴에 대한 친화도 상수는 약 2.6 nM 정도로 알려져 있다.On the other hand, vitamins are indispensable for various physiological control of the human body, and are directly involved in metabolism and growth of humans, in particular, the production of digestive enzymes, antibodies, and fatty acids, and are accompanied by various diseases in their deficiency. However, since humans and mammals have lost their ability to synthesize these vitamins, it is essential to obtain them from the outside, so the human small intestine has a very well developed transport system that can absorb these vitamins. Or active transport systems, concentration-dependent passive transport systems, intracellular transport systems, receptor-mediated receptor-mediated cells, depending on various environmental conditions such as pH. It is absorbed into the human body by the endocytotic pathway, and its intestinal tract is also very diverse. For example, most of thiamin and niacin are absorbed in the duodenum, and cyanocobalamin occurs throughout the small intestine. Each has its own absorption system, the most well known of which is the Na-dependent multivitamin transport system, a biotin absorption system that is one type of active transport. In addition to the small intestine, the system is widely distributed in various organs of the human body such as the liver, kidneys, and heart. The affinity constant for biotin in the small intestine of this system is known to be about 2.6 nM.

한편, 폴리에틸렌글리콜(PEG)은 HO-(-CH2CH2O-)n-H의 구조를 갖는 고분자 화합물로, 친수성이 강하기 때문에 의약 단백질에 결합시켜 그 용해도를 증가시킬 수 있다. 또한 적절하게 결합시키면 효소활성, 수용체 결합과 같은 주요 생물학적 기능들을 유지하면서 수식된 단백질의 분자량 및 수용액 하의 부피를 증가시킴으로써, 신장여과를 감소시키고 외부항원을 인식하는 세포와 항체로부터 단백질을 보호하며 분해효소에 의한 단백질의 분해도 감소시킬 수 있다. 이와 같이 단백질에 결합가능한 폴리에틸렌글리콜의 분자량 범위는 대략 1,000~100,000으로, 분자량이 1,000 이상일 경우에는 독성이 상당히 낮은 편으로 알려져 있다. 상기 폴리에틸렌글리콜의 분자량 범위가 1,000~6,000인 것은 전신에 분포하고 신장을 통해 대사되며, 특히 분자량 40,000인 폴리에틸렌글리콜은 혈액과 간을 포함한 기관들에 분포되고 대사는 간에서 이루어지는 것으로 알려져 있다.On the other hand, polyethylene glycol (PEG) is a high-molecular compound having a structure of HO-(-CH 2 CH 2 O-) n -H, because of its high hydrophilicity can be coupled to the pharmaceutical protein to increase its solubility. Proper binding also increases the molecular weight of the modified protein and the volume under aqueous solution while retaining key biological functions such as enzymatic activity and receptor binding, thereby reducing kidney filtration and protecting and degrading proteins from cells and antibodies that recognize external antigens. The degradation of proteins by enzymes can also be reduced. As such, the molecular weight range of polyethylene glycol that can bind to protein is approximately 1,000 to 100,000, and when the molecular weight is 1,000 or more, the toxicity is known to be relatively low. The molecular weight range of the polyethylene glycol is 1,000 ~ 6,000 is distributed throughout the body and metabolized through the kidney, in particular polyethylene glycol of molecular weight 40,000 is known to be distributed in organs including blood and liver and metabolism is made in the liver.

일반적으로, 비경구(parenteral) 경로를 통해 투여되는 의학적, 약리학적으로 유용한 단백질들은 생체 내에서 항원성을 가지며, 대체로 수용성이 좋지 않고 체내 잔존기간이 짧다는 단점이 있어 이를 극복하고자 하는 연구가 수행되고 있다. 미국 등록특허 제 4,179,337호에서는 폴리에틸렌글리콜과 접합된 단백질 및 효소 등을 치료제로 사용할 경우, 폴리에틸렌글리콜이 갖는 장점인 항원성의 감소, 수용 성의 증가, 체내 잔류 기간 증가 등의 효과를 얻을 수 있음을 개시하고 있다. 이 특허 이후, 생리활성 단백질을 폴리에틸렌글리콜과 결합시켜 그 단점을 극복하고자 하는 시도가 이루어져 왔다. 예를 들면, 베로네즈 등은 리보누클레아제 (ribonuclease)와 수퍼옥사이드 디스뮤타제(superoxide dismutase)를 PEG와 결합시켰으며(Veronese et al., 1985), 미국 등록특허 제 4,766,106호 및 미국 등록특허 제 4,917,888호에서는 단백질들에 PEG를 포함한 폴리머를 결합시켜 단백질의 수용성을 증가시킨 내용을 개시하고 있다. 또한 미국 등록특허 제 4,902,502호에서는 폴리에틸렌글리콜 또는 다른 폴리머들을 재조합 단백질에 결합시켜 항원성을 줄이고 체내 잔존기간을 증가시키는 것에 대해서 개시하고 있다.In general, medical and pharmacologically useful proteins administered through the parenteral route are antigenic in vivo, generally have poor water solubility and short duration of life. It is becoming. U.S. Patent No. 4,179,337 discloses that the use of proteins and enzymes conjugated with polyethylene glycol as therapeutic agents can provide the benefits of reduced antigenicity, increased water solubility, and increased body retention, which are advantages of polyethylene glycol. have. Since this patent, attempts have been made to combine the bioactive proteins with polyethylene glycol to overcome their disadvantages. For example, Veronez et al. Combined ribonuclease and superoxide dismutase with PEG (Veronese et al., 1985), U.S. Patent No. 4,766,106 and U.S. Patent No. 4,917,888 discloses an increase in protein solubility by binding a polymer comprising PEG to the proteins. U.S. Patent No. 4,902,502 also discloses the binding of polyethyleneglycol or other polymers to recombinant proteins to reduce antigenicity and increase body persistence.

반면, 상기와 같은 장점에도 불구하고 폴리에틸렌글리콜과 단백질 결합에 있어서, 상기 폴리에틸렌글리콜은 대개 결합할 단백질의 하나 또는 그 이상의 자유 리신(lysine, Lys) 잔기에 공유결합을 통해 결합하게 되는데, 이때 단백질의 표면 부위 중 단백질의 활성도와 직접적인 관계가 있는 부위가 폴리에틸렌글리콜과 결합할 경우, 그 부위는 더 이상 생물학적 기능을 수행할 수 없게 되어 단백질의 활성도가 감소하게 되는 문제가 있다. 또한, 폴리에틸렌글리콜과 리신 잔기의 결합은 대개 무작위적으로 일어나게 되므로 결합 위치에 따라 많은 종류의 폴리에틸렌글리콜과 단백질 배합체(conjugate)들이 혼합물로 존재하게 되므로 원하는 배합체를 순수 분리하는 과정이 복잡해지는 문제가 있다.On the other hand, despite the above advantages, in polyethylene and protein binding, the polyethylene glycol is usually covalently bound to one or more free lysine (lysine) residues of the protein to be bound, wherein If a portion of the surface portion directly related to the activity of the protein is combined with polyethylene glycol, the portion is no longer able to perform a biological function there is a problem that the activity of the protein is reduced. In addition, since the binding of the polyethylene glycol and lysine residues occurs at random, many kinds of polyethylene glycol and protein conjugates exist as a mixture depending on the binding position, which makes the process of purely separating a desired compound complicated. There is.

이에, 반감기가 짧고 치료학적으로 유용성이 존재하는 GLP-1 또는 그 유사체 및 엑센딘의 폴리에틸렌글리콜화도 다양하게 시도되고 있다. 국제공개특허 제 04/093823호에서는 폴리에틸렌글리콜화 되지 않은 펩티드에 비해 반감기가 연장되고 제거율이 감소된 생물학적으로 활성인 펩티드를 생성하는 하나 이상의 폴리에틸렌글리콜 분자와 커플링된 GLP-1 화합물 또는 그의 유도체에 관해 기술되어 있다. 펩티드의 특정 아미노산 부위에 1 또는 2개의 시스테인(Cysteine, Cys) 잔기를 혼입시키면 티올기가 제공되고, 이 티올기에 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체, 특히 폴리에틸렌글리콜-말레이미드가 공유결합되어 폴리에틸렌글리콜화된 GLP-1 화합물을 생성시키거나 GLP-1 펩티드, 그의 유사체 또는 단편의 리신 잔기 또는 카르복시 말단이 하나 이상의 폴리에틸렌글리콜 분자 또는 폴리에틸렌글리콜 유도체에 공유결합되어 소실 반감기가 연장되고 제거율이 감소된 분자를 생성시킨다. 상기 국제공개특허 제 04/093823호에서 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체는 GLP-1 또는 GLP-1 유사체 펩티드 화합물의 26번 및 34번 위치에 존재하는 시스테인, 18, 22 및 26번 위치의 1 내지 3개의 리신 잔기, 또는 펩티드의 카르복시 말단 아미노산에서 부착될 수 있다고 개시하고 있다. 또한, 하나의 펩티드 분자 내에 1개 내지 6개의 폴리에틸렌글리콜이 부착될 수 있으며, 바람직한 폴리에틸렌글리콜 분자량은 20,000 내지 40,000 달톤으로 제시되어 있다. 상기 국제공개특허 제 04/093823호에 의해 제조된 폴리에틸렌글리콜화된 GLP-1 화합물은 천연 GLP-1 화합물 또는 Val8-GLP-1(7-37)OH에 비해 반감기가 증가하고 제거율이 감소되면서도 천연 GLP-1의 생물학적 활성을 전부 또는 일부 유지하는 효과가 존재한다고 개시하고 있다.Accordingly, various attempts have been made to polyethyleneglycol GLP-1 or its analogs and exendin, which have a short half-life and have therapeutic utility. International Publication No. 04/093823 discloses a GLP-1 compound or derivative thereof coupled to one or more polyethyleneglycol molecules that produce biologically active peptides having extended half-lives and reduced removal rates compared to non-polyglycolated peptides. Is described. Incorporation of one or two Cysteine (Cys) residues into a specific amino acid site of the peptide provides a thiol group, wherein the thiol group is covalently bonded to polyethylene glycol or a derivative thereof, in particular polyethylene glycol-maleimide, to form a polyethylene glycolated GLP- One compound is produced or a lysine residue or carboxy terminus of a GLP-1 peptide, analog or fragment thereof is covalently linked to one or more polyethyleneglycol molecules or polyethyleneglycol derivatives to produce molecules with extended half-life and reduced removal rates. Polyethylene glycol or derivatives thereof in International Patent Publication No. 04/093823 refer to 1 to 3 cysteines at positions 26 and 34 of GLP-1 or GLP-1 analogue peptide compounds, 1 to 3 at positions 18, 22 and 26. It is disclosed that it may be attached at the lysine residue, or at the carboxy terminal amino acid of the peptide. In addition, one to six polyethyleneglycols may be attached in one peptide molecule, and preferred polyethyleneglycol molecular weights are shown in 20,000-40,000 daltons. Polyethyleneglycolated GLP-1 compounds prepared by International Patent Publication No. 04/093823 have a half-life increase and a reduction in removal rate compared to natural GLP-1 compounds or Val 8 -GLP-1 (7-37) OH. It is disclosed that there is an effect of maintaining all or part of the biological activity of native GLP-1.

상기의 다양한 접근법을 통해 천연 GLP에 비해 반감기가 연장된 GLP 화합물 을 수득하였지만, 둘 이상의 폴리에틸렌글리콜 분자가 생물학적으로 활성이 작은 펩티드, 예컨대 GLP-1에 공유결합되면, 분자를 치료제로 사용하기 부적합할 정도로 심각하고 불리한 특성, 예컨대 분자에 대한 불안정성 및 생물학적 활성의 감소가 발생할 위험이 존재한다.The various approaches described above yield GLP compounds with extended half-life compared to native GLP, but if two or more polyethyleneglycol molecules are covalently bound to a biologically less active peptide, such as GLP-1, the molecule would be unsuitable for therapeutic use. There is a risk of developing severe and adverse properties such as instability to molecules and a decrease in biological activity.

이에, 본 발명자들은 천연 GLP-1과 동등 또는 유사한 생물학적 활성도를 나타내면서 약물의 체내 반감기를 증가시켜 생물학적 안정성이 매우 우수한 GLP-1 유도체에 관하여 연구하던 중, GLP-1의 특정 위치에 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 선택적으로 접합된 GLP-1 유도체를 제조하였으며, 상기 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 선택적으로 접합된 GLP-1 유도체가 여러 형태가 혼합된 비오틴-GLP-1 또는 폴리에틸렌글리콜-GLP-1에 비해 순도가 높고, 생물학적 안정성, 생물학적 활성 및 당뇨동물에서의 혈당강화 효과가 우수하며, 특히 경구 투여를 통한 흡수 및 이에 따른 유효한 약효 특성을 나타내는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have studied bioactive GLP-1 derivatives having excellent biological stability by increasing the half-life of the drug while exhibiting biological activities equivalent or similar to those of natural GLP-1. A GLP-1 derivative in which polyethylene glycol was selectively conjugated was prepared, and the GLP-1 derivative in which the biotin and biotin-polyethylene glycol were selectively conjugated was mixed in biotin-GLP-1 or polyethylene glycol-GLP-1 in which various forms were mixed. Compared with high purity, excellent biological stability, biological activity, and glycemic effect in diabetic animals, particularly confirmed by absorption oral administration and thereby effective pharmacological properties, and completed the present invention.

본 발명은 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 약학 조성물을 제공하고자 한다.The present invention provides a GLP-1 derivative conjugated with biotin and biotin-polyethylene glycol, a preparation method thereof, and a pharmaceutical composition comprising the same.

본 발명은 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체를 제공한다.The present invention provides a GLP-1 derivative conjugated with biotin and biotin-polyethyleneglycol.

본 발명의 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체는 GLP- 1의 26번 리신 잔기에 비오틴을, 34번 리신 잔기에 비오틴-폴리에틸렌글리콜을 각각 선택적으로 접합한 것을 특징으로 한다.The GLP-1 derivative conjugated with biotin and biotin-polyethylene glycol of the present invention is characterized by selectively conjugating biotin to lysine residue 26 of GLP-1 and biotin-polyethylene glycol to lysine residue 34 respectively.

본 발명의 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체에서, GLP-1은 천연 또는 재조합 GLP-1 중 어느 것을 사용하여도 무방하다.In the GLP-1 derivative in which the biotin and biotin-polyethylene glycol are conjugated, the GLP-1 may be either natural or recombinant GLP-1.

상기 GLP-1의 경우, 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 결합될 수 있는 자리가 3개 존재한다(N-말단의 히스티딘, 26번 및 34번의 리신 잔기). 그러나, 3개의 자리가 상기 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜로 접합되면 약학적 용도로 사용하는데 부적합할 정도로 타겟 분자에 대한 불안정성 및 생물학적 활성이 감소되는 문제가 있다. 본 발명에서는 상기 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 GLP-1의 26번 및 34번의 리신 잔기에 각각 선택적으로 접합함으로써 생물학적 안정성 및 생물학적 활성을 증가시킨다. 따라서, 상기 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜은 GLP-1의 26번 및 34번의 리신 잔기에 접합되는 것이 바람직하다.In the case of GLP-1, there are three sites to which biotin and biotin-polyethyleneglycol can be combined (N-terminal histidine, lysine residues 26 and 34). However, when the three sites are conjugated with the biotin and biotin-polyethylene glycol, there is a problem that the instability and biological activity of the target molecule is reduced to an unsuitable use for pharmaceutical use. In the present invention, biotin and biotin-polyethyleneglycol are selectively conjugated to lysine residues 26 and 34 of GLP-1, respectively, to increase biological stability and biological activity. Thus, the biotin and biotin-polyethyleneglycol are preferably conjugated to lysine residues 26 and 34 of GLP-1.

상기 비오틴-폴리에틸렌글리콜은 분자량이 3400 또는 5000인 비오틴-폴리에틸렌글리콜 중에서 임의로 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는 상기 비오틴-폴리에틸렌글리콜은 하기 화학식 1로 표시되는 비오틴-폴리에틸렌글리콜(분자량 3400)이다.The biotin-polyethylene glycol may be optionally selected from biotin-polyethylene glycol having a molecular weight of 3400 or 5000, but is not limited thereto. Preferably, the biotin-polyethylene glycol is biotin-polyethylene glycol (molecular weight 3400) represented by the following Chemical Formula 1.

Figure 112007028233560-pat00001
Figure 112007028233560-pat00001

또한, 본 발명은In addition, the present invention

1) 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜 및 GLP를 완충용액 및 유기용매에 첨가하여 반응시키는 단계 (단계 1);1) adding biotin, biotin-polyethylene glycol and GLP to the buffer and the organic solvent to react (step 1);

2) 상기 단계 1의 반응 혼합물을 일정온도 하에 일정시간 동안 보관하는 단계 (단계 2);2) storing the reaction mixture of step 1 under a constant temperature for a predetermined time (step 2);

3) 상기 단계 2의 반응 완료 후, 미반응된 반응물들을 제거하는 단계 (단계 3); 및3) after completion of the reaction of step 2, removing unreacted reactants (step 3); And

4) 상기 단계 3의 미반응된 반응물질이 제거된 생성물로부터 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1을 분리 및 정제하는 단계 (단계 4)를 포함하여 이루어지는 상기 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체의 제조방법을 제공한다.4) the biotin and biotin-polyethylene glycol comprising the step of separating and purifying GLP-1 conjugated with biotin and biotin-polyethylene glycol from the product from which the unreacted reactant of step 3 is removed (step 4) Provided are methods for preparing the conjugated GLP-1 derivatives.

본 발명에 따른 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1의 제조방법을 단계별로 상세히 설명하면 다음과 같다.Biotin and biotin-polyethylene glycol according to the present invention will be described in detail step by step for the preparation of GLP-1 conjugated as follows.

상기 단계 1에서, 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜의 반응 몰비는 GLP-1 1몰에 대해 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜의 종류에 따라 1 내지 4의 몰비 범위 내에서 적절하게 선택되는 것이 바람직하다. 적절한 상기 반응 몰비의 선택은 접합되는 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜의 분자구조, 분자량뿐만 아니라 반응액의 pH, 반응온도, 반응시간 등을 고려하여 바람직하게 선택될 수 있다.In step 1, the reaction molar ratio of biotin and biotin-polyethylene glycol is preferably selected within a molar ratio of 1 to 4 depending on the type of biotin and biotin-polyethylene glycol with respect to 1 mol of GLP-1. The appropriate molar ratio of the reaction may be preferably selected in consideration of the molecular structure and molecular weight of the biotin and biotin-polyethylene glycol to be conjugated, as well as the pH, reaction temperature, reaction time, and the like of the reaction solution.

상기 완충용액 및 유기용매는 특별한 제한이 없으며, 당해 기술 분야에서 통 상적으로 사용되는 완충용액을 사용할 수 있으며, 사용되는 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.The buffer solution and the organic solvent are not particularly limited, and a buffer solution commonly used in the art may be used, and may be appropriately selected and used depending on the biotin and biotin-polyethylene glycol used.

상기 단계 2에서, 보관온도 및 보관시간은 상기 반응 몰비에 대하여 설명한 바와 같이, 접합되는 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜의 종류에 따라 적절하게 조절되는 것이 바람직하다. 통상적으로 4℃에서 2시간 동안 방치할 수 있으며, 상온에서 더 짧은 시간 동안 방치할 수도 있다. 이는 접합되는 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜의 반응성의 정도와 관계된다. 방치되는 동안 접합반응이 수행되며, 적당한 시간의 경과 후, 글리신 용액 등을 사용하여 멈추게 할 수 있다.In step 2, the storage temperature and the storage time, as described for the reaction molar ratio, it is preferable to be appropriately adjusted according to the type of biotin and biotin-polyethylene glycol to be conjugated. Typically, it can be left at 4 ° C. for 2 hours, or it can be left at room temperature for a shorter time. This relates to the degree of reactivity of the biotin and biotin-polyethyleneglycol to which it is conjugated. The conjugation reaction is carried out while standing, and after a reasonable time, it can be stopped using a glycine solution or the like.

상기 단계 3에서, 미반응물의 제거는 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 방법에 의해 제거될 수 있다. 예를 들면, 적당한 완충용액, 예를 들면 PBS (phosphate buffered saline)와 같은 용액을 사용하여 투석법(dialysis) 등에 의해 제거될 수 있다.In step 3, the removal of the unreacted material may be removed by a method conventionally used in the art. For example, it may be removed by dialysis or the like using a suitable buffer, for example, a solution such as phosphate buffered saline (PBS).

상기 단계 4에서, 분리·정제 등은 크기 배제 크로마토그래피, 역상 고성능 액체크로마토그래피 등을 사용하여 수행할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In step 4, separation and purification may be performed using size exclusion chromatography, reversed phase high performance liquid chromatography, and the like, but is not limited thereto.

결론적으로, 상기와 같은 분리·정제 단계의 수행에 의해, GLP-1의 26번 리신 잔기에 비오틴을, 34번 리신 잔기에 비오틴-폴리에틸렌글리콜을 각각 선택적으로 접합한 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체를 98% 이상의 순도로 얻을 수 있다.In conclusion, by performing the above separation and purification steps, biotin and biotin-polyethylene glycol are selectively conjugated by biotin to the lysine residue 26 of GLP-1 and biotin-polyethylene glycol to the lysine residue 34. GLP-1 derivatives can be obtained with a purity of at least 98%.

또한, 본 발명은 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체 를 포함하는 당뇨병, 특히 제 2형 당뇨병, 또는 비만과 같은 인슐린의 과다분비에 의해 유발되는 질환, 또는 과민성 장 증후군과 같은 혈장 글루코오스 저하, 위 또는 장 운동의 억제, 위 또는 장 공복의 억제 또는 음식 섭취 억제에 의해 유발되는 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.The present invention also relates to diabetes, including GLP-1 derivatives in which biotin and biotin-polyethylene glycol are conjugated, particularly those caused by hypersecretion of insulin, such as type 2 diabetes, or obesity, or plasma such as irritable bowel syndrome. It provides a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of diseases caused by glucose lowering, inhibition of gastric or intestinal movement, inhibition of gastric or intestinal fasting or inhibition of food intake.

본 발명의 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체는 GLP-1의 26번 리신 잔기에 비오틴을, 34번 리신 잔기에 비오틴-폴리에틸렌글리콜을 각각 선택적으로 접합함으로써, 천연 GLP-1과 동등 또는 유사한 생물학적 활성도를 나타내면서 약물의 체내 반감기를 증가시켜 생물학적 안정성이 매우 우수하다. 또한, 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜의 결합위치 및 결합수를 선택적으로 제한함으로써 이러한 요소들의 다양성으로부터 유발되는 부작용을 최소화시켜 장의 능동수송시스템을 이용한 소장 흡수율을 증가시킨다. 따라서, 본 발명의 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체는 인슐린 과다분비, 또는 혈장 글루코오스 저하, 위 또는 장 운동 억제, 위 또는 장 공복 억제, 또는 음식 섭취 억제에 의해 유발될 수 있는 질환들의 예방 또는 치료에 유용하게 사용될 수 있으며, 특히 당뇨병, 바람직하게는 제 2형 당뇨병, 비만 및 과민성 장 증후군에 유용하게 사용될 수 있다.In the present invention, the GLP-1 derivative conjugated with biotin and biotin-polyethylene glycol is selectively conjugated with natural GLP-1 by selectively conjugating biotin to lysine residue 26 of GLP-1 and biotin-polyethylene glycol to 34 lysine residue. The biological stability is very good by increasing the half-life of the drug while exhibiting equivalent or similar biological activity. In addition, by selectively limiting the binding sites and the number of binding of biotin and biotin-polyethylene glycol, the side effects caused by the diversity of these elements are minimized to increase the intestinal absorption rate using the intestinal active transport system. Thus, the GLP-1 derivatives conjugated with biotin and biotin-polyethyleneglycol of the present invention may be caused by insulin oversecretion, or by lowering plasma glucose, inhibiting gastric or intestinal motility, inhibiting gastric or intestinal fasting, or inhibiting food intake. It can be usefully used for the prevention or treatment of diseases, and particularly useful for diabetes mellitus, preferably type 2 diabetes, obesity and irritable bowel syndrome.

본 발명의 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체를 포함하는 약학 조성물은 임상 투여 시에 경구 또는 비경구 투여 형태로 제제화되어 투여될 수 있으며, 경구 투여가 좀 더 바람직하다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.The pharmaceutical composition comprising the GLP-1 derivative conjugated with the biotin and biotin-polyethyleneglycol of the present invention may be formulated in oral or parenteral dosage form during clinical administration, and oral administration is more preferred. However, it is not limited to this.

제제화할 경우 통상적으로 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 유효성분에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트, 수크로스 또는 락토오스, 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 탈크와 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁용제로는 프로필렌글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다.When formulated, diluents or excipients such as fillers, extenders, binders, wetting agents, disintegrating agents, and surfactants commonly used are prepared. Solid preparations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules, and the like, and such solid preparations include at least one excipient in the active ingredient, for example, starch, calcium carbonate, sucrose or lactose, gelatin, and the like. Are mixed to prepare. In addition to simple excipients, lubricants such as magnesium stearate and talc are also used. Oral liquid preparations include suspensions, solvents, emulsions, and syrups, and may include various excipients, such as wetting agents, sweeteners, fragrances, and preservatives, in addition to commonly used simple diluents such as water and liquid paraffin. . Formulations for parenteral administration include sterile aqueous solutions, non-aqueous solvents, suspensions, emulsions, lyophilized preparations, suppositories. As the non-aqueous solvent and the suspension solvent, propylene glycol, vegetable oils such as olive oil, injectable esters such as ethyl oleate, and the like can be used.

본 발명의 조성물의 투여량은 환자의 체중, 연령, 성별, 건강상태, 식이, 투여시간, 투여방법, 배설율 및 질환의 중증도 등에 따라 그 범위가 다양화될 수 있지만, 일반적으로 일일 1회 내지 수회 투여로도 유효 투여량의 투여가 가능하다. 본 발명의 DBP-GLP-1의 일일 투여량은 0.01 내지 50 ㎎/㎏으로, 바람직하게는 0.1 내지 10 ㎎/㎏을 일일 1회 내지 수회로 나누어 투여할 수 있다.The dosage of the composition of the present invention may vary depending on the weight, age, sex, health condition, diet, time of administration, administration method, excretion rate and severity of the disease, etc. Multiple doses also allow for effective dose administration. The daily dose of DBP-GLP-1 of the present invention is 0.01 to 50 mg / kg, preferably 0.1 to 10 mg / kg may be administered once to several times daily.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples. However, the following examples are merely to illustrate the present invention, but the content of the present invention is not limited by the following examples.

실시예Example 1 One : 비오틴이  Biotin 접합된Spliced GLPGLP -1의 제조Manufacture of -1

20㎕의 Biotin-NHS(biotin-N-hydroxysuccinimide, Sigma사, 0.3% TEA (triethyamine)가 첨가된 DMSO 용액에서 2㎎/㎖)을 380㎕의 GLP-1(Bachem사, 0.3% TEA가 첨가된 DMSO 용액에서 5㎎/㎖)에 첨가하였다. 이때, GLP-1:Biotin-NHS의 몰 비율은 1:2 이었다. 상기 혼합물을 60분 동안 실온에서 반응시켰다. 100㎕의 1% 트리플루오로아세트산(Trifluoroacetic acid, TFA)이 첨가된 증류수로 반응을 종결시켰다.20 μl of Biotin-NHS (biotin-N-hydroxysuccinimide, Sigma, 2 mg / ml in 0.3% TEA (triethyamine) added DMSO solution) was added 380 μl of GLP-1 (Bachem, 0.3% TEA) 5 mg / ml) in DMSO solution. At this time, the molar ratio of GLP-1: Biotin-NHS was 1: 2. The mixture was allowed to react for 60 minutes at room temperature. The reaction was terminated with distilled water to which 100 μl of 1% trifluoroacetic acid (TFA) was added.

실시예Example 2 2 : 비오틴과 비오틴- Biotin and Biotin 폴리에틸렌글리콜이Polyethylene glycol 접합된Spliced GLPGLP -1의 -1's My article

100㎕의 Bio-PEG(Nektar사, M.W. 3400, 0.3% TEA가 첨가된 DMF 용액에서 6㎎/㎖)를 100㎕의 Fmoc-GLP-1(Fluorenylmethoxycarbonyl-GLP-1, American Peptide Company사, 0.3% TEA가 첨가된 DMF 용액에서 2㎎/㎖)에 첨가하였다. 이때, GLP-1: Bio-PEG의 몰 비율은 1:1.5 이었다. 상기 혼합물을 60분 동안 실온에서 반응시켰다. 100㎕의 1% TFA가 첨가된 증류수로 반응을 종결시켰다. 그 다음 상기 혼합물을 동결 건조하여 0.3% TEA가 첨가된 DMF 용액과, 과량의 Biotin-NHS를 첨가하고 혼합하였다. Fmoc을 제거하기 위해 5%의 피페리딘 용액(piperidine solution)을 추가로 첨가하였다. 10~20분 후 100㎕의 1% TFA가 첨가된 증류수로 반응을 종결시켰다.100 μl of Bio-PEG (Nektar, MW 3400, 6 mg / ml in DMF solution with 0.3% TEA) was added 100 μl of Fmoc-GLP-1 (Fluorenylmethoxycarbonyl-GLP-1, American Peptide Company, 0.3%). 2 mg / ml in DMF solution with TEA added). At this time, the molar ratio of GLP-1: Bio-PEG was 1: 1.5. The mixture was allowed to react for 60 minutes at room temperature. The reaction was terminated with distilled water added with 100 μl of 1% TFA. The mixture was then lyophilized to add DMF solution with 0.3% TEA and excess Biotin-NHS and mixed. 5% piperidine solution was further added to remove Fmoc. After 10-20 minutes, the reaction was terminated with distilled water to which 100 μl of 1% TFA was added.

실시예Example 3 3 : 비오틴과 비오틴- Biotin and Biotin 폴리에틸렌글리콜이Polyethylene glycol 접합된Spliced GLPGLP -1의 분리·정제 및 분석-1 separation, purification and analysis

상기 실시예 1 및 2에서 제조한 비오틴 또는 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1은 역상 고성능 액체 크로마토그래피(high performance liquid chromatography, 이하 “RP-HPLC")로 분리하였다. 컬럼은 Jupiter RP-18(250×10 ㎜, 5㎛, Phenomenex, USA)과 Capcell-pak RP-18(250×4 ㎜, 5㎛, Shiseido, Japan)을 사용하였으며, 이동상 조건은 35~45% 용매 B(0.1% TFA가 첨가된 아세토니트릴)와 65~55% 용매 A(0.1% TFA가 첨가된 증류수)로 1 ㎖/min 유속을 유지하면서 선형적으로 변화시켰다. 각각의 피크는 UV 흡광계 215㎚를 이용하여 정량하였다. 상기 방법에 의해 분리·정제된 비오틴 또는 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1은 MALDI-TOF 질량분석법(mass spectrometry)을 이용한 질량분석을 통하여 비오틴과 PEG 접합 수를 확인하였다.Biotin or biotin and biotin-polyethylene glycol conjugated GLP-1 prepared in Examples 1 and 2 were separated by high performance liquid chromatography (hereinafter referred to as “RP-HPLC”). -18 (250 × 10 mm, 5 μm, Phenomenex, USA) and Capcell-pak RP-18 (250 × 4 mm, 5 μm, Shiseido, Japan) were used, and the mobile phase conditions were 35-45% solvent B (0.1 Acetonitrile with% TFA) and 65-55% solvent A (distilled water with 0.1% TFA) were linearly changed while maintaining a flow rate of 1 ml / min, each peak using a UV absorbance 215 nm. Biotin separated from the above-described method or GLP-1 conjugated with biotin and biotin-polyethylene glycol were identified by mass spectrometry using MALDI-TOF mass spectrometry. .

또한, 정제된 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 1㎎/㎖를 50㎕의 트리에틸아민-염산 완충액(10 mmol/L; pH 7.4)에 용해한 다음, 50㎕의 단백분해 효소인 리신-C(1㎎/㎖)를 첨가하여 37℃에서 1시간 동안 반응시켰다. 리신-C 분해 반응의 종료를 위해 5㎕의 10%(v/v) TFA를 첨가한 뒤, 반응 혼합물을 MALDI-TOF 질량 분석기로 분석하였다.In addition, 1 mg / ml of GLP-1 conjugated with purified biotin and biotin-polyethylene glycol was dissolved in 50 µl of triethylamine-hydrochloric acid buffer (10 mmol / L; pH 7.4), followed by 50 µl of protease. Lysine-C (1 mg / ml) was added and reacted at 37 ° C. for 1 hour. 5 μl of 10% (v / v) TFA was added to complete the lysine-C digestion reaction and then the reaction mixture was analyzed by MALDI-TOF mass spectrometer.

반응 종료 후 혼합물 및 최종 분리한 비오틴 또는 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1의 HPLC 크로마토그램은 도 1에 나타내었고, 이들의 MALDI-TOF 질량분석 스펙트럼은 도 2에 나타내었다.The HPLC chromatogram of GLP-1 conjugated with the mixture and finally separated biotin or biotin and biotin-polyethylene glycol after completion of the reaction is shown in FIG. 1, and their MALDI-TOF mass spectra are shown in FIG. 2.

도 1 및 2에 나타난 바와 같이, 반응 혼합물로부터 3개의 다른 물질을 분리 하였으며, 이들 물질이 미반응 GLP-1, Lys34-mono-biotin-GLP-1 (MB-GLP-1) 및 Lys26,34-di-biotin-GLP-1 (DB-GLP-1)임을 확인하였다. 또한, 분리·정제한 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체의 순도는 98% 이상이었다.As shown in Figures 1 and 2, three different substances were separated from the reaction mixture, and these substances were unreacted GLP-1, Lys 34 -mono-biotin-GLP-1 (MB-GLP-1) and Lys 26, 34 -di-biotin-GLP-1 (DB-GLP-1) was confirmed. In addition, the purity of the separated and purified biotin and biotin-polyethylene glycol conjugated GLP-1 derivative was 98% or more.

상기 분리·정제한 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체(Lys26-비오틴-Lys34-비오틴-PEG-GLP-1; DBP-GLP-1)의 MALDI-TOF 질량분석 스펙트럼은 도 3에 나타내었으며, DBP-GLP-1를 단백분해 효소인 리신-C로 분해반응시킨 후 측정한 DBP-GLP-1의 질량분석 스펙트럼은 도 4에 나타내었다.The MALDI-TOF mass spectrometry of the GLP-1 derivative (Lys 26 -Biotin-Lys 34 -Biotin-PEG-GLP-1; DBP-GLP-1) conjugated with the purified biotin and biotin-polyethylene glycol is shown in FIG. 3, the mass spectra of DBP-GLP-1 measured after digesting DBP-GLP-1 with lysine-C, a protease, are shown in FIG. 4.

실험예Experimental Example 1 One : 본 발명의 비오틴과 비오틴- : Biotin and Biotin of the Present Invention 폴리에틸렌글리콜이Polyethylene glycol 접합된Spliced GLPGLP -1 유도체(-1 derivatives ( DBPDBP -- GLPGLP -1)의 생물학적 안정성 분석-1) biological stability analysis

본 발명의 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체(DBP-GLP-1)의 생물학적 안정성을 확인하기 위하여, GLP-1을 주로 분해하는 효소인 트립신, BBMV, DPP IV를 이용한 시간-잔존량 분석을 수행하였다.In order to confirm the biological stability of the biotin and biotin-polyethylene glycol conjugated GLP-1 derivative (DBP-GLP-1), time using trypsin, BBMV, DPP IV, enzymes that degrade GLP-1- Residual analysis was performed.

1-1 : 트립신 효소에서의 안정성 분석 실험1-1: Stability Assay in Trypsin Enzyme

20㎕의 GLP-1과 상기 실시예 1 내지 3을 통해 제조 및 분리한 DB-GLP-1, DBP-GLP-1을 각각 20㎕의 2 mM 트립신(25 mM Phosphate Buffer, pH 6.5)에 첨가한 후 37℃의 수용액에서 반응시켰다. 100㎕의 1% TFA가 첨가된 증류수로 반응을 종결시키고, 각 시간별로의 혼합물은 HPLC를 이용하여 분석하였다. HPLC 방법은 상기 실시예 3에서 언급한 바와 같으며, 이동상 조건은 36~42%의 용매 B로 1 ㎖/min 유 속을 유지하면서 10분 동안 진행하였다.20 μl of GLP-1 and DB-GLP-1 and DBP-GLP-1 prepared and isolated in Examples 1 to 3 were added to 20 μl of 2 mM trypsin (25 mM Phosphate Buffer, pH 6.5), respectively. After reaction at 37 ℃ aqueous solution. The reaction was terminated with distilled water to which 100 μl of 1% TFA was added and the mixture for each hour was analyzed using HPLC. The HPLC method was as mentioned in Example 3 above, and the mobile phase conditions were run for 10 minutes while maintaining a flow rate of 1 ml / min with 36% to 42% of solvent B.

트립신 효소에서 GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1의 시간-잔존량 분석 결과는 도 5에 나타내었으며, 트립신 효소에서 GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1의 안정성 분석결과는 표 1에 나타내었다.Time-resistance analysis of GLP-1, DB-GLP-1 and DBP-GLP-1 in trypsin enzyme is shown in Figure 5, GLP-1, DB-GLP-1 and DBP-GLP-1 in trypsin enzyme The stability analysis results are shown in Table 1.

트립신에 대한 안정성Stability against Trypsin GLP-1 종류GLP-1 type 반감기(초)Half-life (seconds) 배수Drainage GLP-1GLP-1 11.611.6 -- DB-GLP-1DB-GLP-1 85.685.6 7.387.38 DBP-GLP-1DBP-GLP-1 210.0210.0 18.1018.10

도 5에 나타난 바와 같이, DBP-GLP-1과 DB-GLP-1은 GLP-1에 비하여 트립신에 대해 훨씬 강한 분해 저항성을 갖고 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 5, it can be seen that DBP-GLP-1 and DB-GLP-1 have much stronger degradation resistance against trypsin than GLP-1.

또한 표 1에 나타난 바와 같이, GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1의 반감기는 각각 11.6초, 85.6초 및 210.0초로써, DB-GLP-1와 DBP-GLP-1의 반감기는 GLP-1에 비하여 각각 7.38배와 18.10배나 높았다.In addition, as shown in Table 1, the half-lives of GLP-1, DB-GLP-1, and DBP-GLP-1 are 11.6, 85.6, and 210.0 seconds, respectively, and the half-life of DB-GLP-1 and DBP-GLP-1. Were 7.38 and 18.10 times higher than GLP-1, respectively.

1-2 : 1-2: 미세융털막소낭Microvesicle vesicles (( BBMVBBMV ; ; BrushBrush BorderBorder MembraneMembrane VesicleVesicle ) 효소에서의 안정성 분석 실험Stability Assay in Enzymes

20㎕의 GLP-1과 상기 실시예 1 내지 3을 통해 제조 및 분리한 DB-GLP-1, DBP-GLP-1을 각각 20㎕의 2 mM BBMV(25 mM Phosphate Buffer, pH 6.5)에 첨가한 후 37℃의 수용액에서 반응시켰다. 100㎕의 1% TFA가 첨가된 증류수로 반응을 종결시키고, 각 시간별로의 혼합물은 HPLC를 이용하여 분석하였다. HPLC 방법은 상기 실시예 3에서 언급한 바와 같으며, 이동상 조건은 36~45%의 용매 B로 1 ㎖/min 유속을 유지하면서 15분 동안 진행하였다.20 μl of GLP-1 and DB-GLP-1 and DBP-GLP-1 prepared and isolated in Examples 1 to 3 were added to 20 μl of 2 mM BBMV (25 mM Phosphate Buffer, pH 6.5), respectively. After reaction at 37 ℃ aqueous solution. The reaction was terminated with distilled water to which 100 μl of 1% TFA was added and the mixture for each hour was analyzed using HPLC. The HPLC method was as mentioned in Example 3 above, and the mobile phase conditions were run for 15 minutes while maintaining a 1 ml / min flow rate with 36% to 45% solvent B.

BBMV 효소에서 GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1의 시간-잔존량 분석 결과는 도 6에 나타내었으며, BBMV 효소에서 GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1의 안정성 분석결과는 표 2에 나타내었다.Time-resistance analysis of GLP-1, DB-GLP-1 and DBP-GLP-1 in BBMV enzymes is shown in FIG. 6, and GLP-1, DB-GLP-1 and DBP-GLP-1 in BBMV enzymes. The stability analysis results of Table 2 are shown.

BBMV에 대한 안정성Stability against BBMV GLP-1 종류GLP-1 type 반감기(초)Half-life (seconds) 배수Drainage GLP-1GLP-1 0.570.57 -- DB-GLP-1DB-GLP-1 4.384.38 7.687.68 DBP-GLP-1DBP-GLP-1 13.9413.94 24.4624.46

도 6에 나타난 바와 같이, DBP-GLP-1과 DB-GLP-1은 GLP-1에 비하여 트립신에 대해 훨씬 강한 분해 저항성을 갖고 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 6, it can be seen that DBP-GLP-1 and DB-GLP-1 have much stronger degradation resistance against trypsin than GLP-1.

또한 표 2에 나타난 바와 같이, GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1의 반감기는 각각 0.57초, 4.38초 및 13.94초로써, DB-GLP-1와 DBP-GLP-1의 반감기는 GLP-1에 비하여 각각 7.68배와 24.46배나 높았다.In addition, as shown in Table 2, the half-lives of GLP-1, DB-GLP-1, and DBP-GLP-1 are 0.57 seconds, 4.38 seconds, and 13.94 seconds, respectively, and the half-life of DB-GLP-1 and DBP-GLP-1. Were 7.68 and 24.46 times higher than GLP-1, respectively.

1-3 : 1-3: 디펩티딜Dipeptidyl 펩티다제Peptidase -- IVIV (( dipeptidyldipeptidyl peptidasepeptidase -- IVIV ; ; DPPDPP IVIV ) 효소에서의 안정성 분석 실험Stability Assay in Enzymes

20㎕의 GLP-1과 상기 실시예 1 내지 3을 통해 제조 및 분리한 DB-GLP-1, DBP-GLP-1을 각각 20㎕의 400 ㎎/㎖ 디펩티딜 펩티다제-IV(50 mM Tris-HCl Buffer, pH 7.4)에 첨가한 후 37℃의 수용액에서 반응시켰다. 100㎕의 1% TFA가 첨가된 증류수로 반응을 종결시키고, 각 시간별로의 혼합물은 HPLC를 이용하여 분석하였다. HPLC 방법은 상기 실시예 3에서 언급한 바와 같으며, 이동상 조건은 36~45%의 용매 B로 1 ㎖/min 유속을 유지하면서 15분 동안 진행하였다.20 μl of GLP-1 and DB-GLP-1 and DBP-GLP-1 prepared and isolated through Examples 1 to 3 were respectively 20 μl of 400 mg / ml dipeptidyl peptidase-IV (50 mM Tris). -HCl Buffer, pH 7.4) and reacted in an aqueous solution of 37 ℃. The reaction was terminated with distilled water to which 100 μl of 1% TFA was added and the mixture for each hour was analyzed using HPLC. The HPLC method was as mentioned in Example 3 above, and the mobile phase conditions were run for 15 minutes while maintaining a 1 ml / min flow rate with 36% to 45% solvent B.

DPP IV 효소에서 GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1의 시간-잔존량 분석 결과는 도 7에 나타내었으며, DPP IV 효소에서 GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1의 안정성 분석결과는 표 3에 나타내었다.Time-resistance analysis of GLP-1, DB-GLP-1 and DBP-GLP-1 in DPP IV enzyme is shown in FIG. 7, and GLP-1, DB-GLP-1 and DBP-GLP in DPP IV enzyme. The stability analysis results of -1 are shown in Table 3.

DPP IV에 대한 안정성Stability against DPP IV GLP-1 종류GLP-1 type 반감기(초)Half-life (seconds) 배수Drainage GLP-1GLP-1 49.849.8 -- DB-GLP-1DB-GLP-1 117.4117.4 2.362.36 DBP-GLP-1DBP-GLP-1 495495 9.949.94

도 7에 나타난 바와 같이, DBP-GLP-1과 DB-GLP-1은 GLP-1에 비하여 트립신에 대해 훨씬 강한 분해 저항성을 갖고 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 7, it can be seen that DBP-GLP-1 and DB-GLP-1 have much stronger degradation resistance to trypsin than GLP-1.

또한 표 3에 나타난 바와 같이, GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1의 반감기는 각각 49.8초, 117.4초 및 495초로써, DB-GLP-1와 DBP-GLP-1의 반감기는 GLP-1에 비하여 각각 2.36배와 9.94배나 높았다.In addition, as shown in Table 3, the half-lives of GLP-1, DB-GLP-1, and DBP-GLP-1 are 49.8 seconds, 117.4 seconds, and 495 seconds, respectively, and the half-life of DB-GLP-1 and DBP-GLP-1. Were 2.36 and 9.94 times higher than GLP-1, respectively.

상기한 바와 같이, 본 발명의 DBP-GLP-1는 체내 반감기를 증가시켜 생물학적 안정성이 매우 우수함을 알 수 있다.As described above, DBP-GLP-1 of the present invention can be seen that the biological stability is very excellent by increasing the half-life in the body.

실험예Experimental Example 2 2 : 본 발명의 비오틴과 비오틴- : Biotin and Biotin of the Present Invention 폴리에틸렌글리콜이Polyethylene glycol 접합된Spliced GLPGLP -1 유도체(-1 derivatives ( DBPDBP -- GLPGLP -1)의 생물학적 활성 측정 : 인슐린 분비 촉진 실험-1) biological activity measurement: insulin secretion promoting experiment

본 발명의 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체(DBP-GLP-1)의 인슐린 분비 촉진을 확인하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.In order to confirm the promotion of insulin secretion of the GLP-1 derivative (DBP-GLP-1) conjugated with the biotin and biotin-polyethylene glycol of the present invention, the following experiment was performed.

실험동물로 Sprague Dawley 랫트를 사용하였으며, 콜라게네이즈 분해 및 Ficoll 밀도차 분리법을 이용하여 랫트의 췌장소도를 분리하였다. 분리된 췌장소도는 세포 배양기에서 2~3일간 배양한 후 20개씩 나누어 1㎖의 KRH 완충용액(16.7 mM 포도당 포함)이 들어있는 24-웰 플레이트에 분주한 후 GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1을 각각 0.1, 1, 10, 100 nM이 되도록 첨가한 후 세포 배양기에서 2시간 동안 배양하였다. 배양이 끝난 후 200㎕의 배양액 시료를 취한 후 얻어진 시료 중의 인슐린 농도는 인슐린 효소 면역분석 키트를 이용하여 측정하였다.Sprague Dawley rats were used as experimental animals, and pancreatic islets were isolated by using collagenase digestion and Ficoll density difference separation. The isolated pancreatic islets were cultured in a cell incubator for 2 to 3 days, then divided into 20 wells and dispensed into a 24-well plate containing 1 ml of KRH buffer solution containing 16.7 mM glucose, followed by GLP-1 and DB-GLP-1. And DBP-GLP-1 were added to 0.1, 1, 10, 100 nM, respectively, and then incubated for 2 hours in a cell incubator. After the incubation, 200 μl of the culture sample was taken, and the insulin concentration in the obtained sample was measured using an insulin enzyme immunoassay kit.

GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1의 인슐린 분비 촉진 실험 결과는 도 8에 나타내었다.Insulin secretion promoting experiment results of GLP-1, DB-GLP-1 and DBP-GLP-1 are shown in FIG.

도 8에 나타난 바와 같이, GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1는 농도 의존적으로 인슐린 분비를 촉진하는 것으로 관찰되었다. 이러한 효과는 GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1 사이에서 유의적인 차이를 보이고 있지는 않지만 모두 농도 의존적으로 안정적인 증가 성향을 보임을 알 수 있다.As shown in FIG. 8, GLP-1, DB-GLP-1 and DBP-GLP-1 were observed to promote insulin secretion in a concentration dependent manner. These effects do not show a significant difference between GLP-1, DB-GLP-1 and DBP-GLP-1, but all show a concentration-dependent stable increase.

실험예Experimental Example 3 3 : 본 발명의 비오틴과 비오틴- : Biotin and Biotin of the Present Invention 폴리에틸렌글리콜이Polyethylene glycol 접합된Spliced GLPGLP -1 유도체(-1 derivatives ( DBPDBP -- GLPGLP -1)의 동물 모델에서의 생물학적 활성 측정 : Measurement of biological activity in animal models of -1): 내당력Glucose tolerance 측정 Measure

본 발명의 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체(DBP-GLP-1)의 동물모델에서의 복강 내당력(intraperitoneal glucose tolerance, IPGTT)을 측정하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.In order to determine the intraperitoneal glucose tolerance (IPGTT) in the animal model of the biotin and biotin-polyethylene glycol conjugated GLP-1 derivative (DBP-GLP-1), the following experiment was performed. .

6주령된 수컷 db/db 마우스(C57/BLKS/J-db/db, Korea research institute of bioscience and biotechnology) 20마리를 4개군으로 나뉘었다. 각 군당 5마리씩 할당하고, 각 군에 있는 마우스에 100㎕의 GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1(1 nmole/kg)을 각각 -30분에 경구투여한 후, 200㎕의 글루코오스(200㎎/㎖)를 복강투여 하고, -30, 0, 15, 30, 60, 120, 180분에 꼬리 정맥에서 채취한 혈액에서의 혈당 변화를 관찰하였다.Twenty six-week-old male db / db mice (C57 / BLKS / J-db / db, Korea research institute of bioscience and biotechnology) were divided into four groups. Five animals were assigned to each group, and 100 µl of GLP-1, DB-GLP-1, and DBP-GLP-1 (1 nmole / kg) were orally administered to -30 minutes for each group of mice, followed by 200 µl. Glucose (200 mg / ml) was intraperitoneally administered and blood glucose change in blood collected from the tail vein was observed at -30, 0, 15, 30, 60, 120 and 180 minutes.

대조군(placebo, 생리식염수), GLP-1 및 DB-GLP-1 투여군에서의 내당력 변화는 도 9에 나타내었으며, 도 9의 결과를 기준으로 대조군, GLP-1 및 DB-GLP-1 투여군에서의 0~180분 사이의 포도당 농도 곡선하 면적을 도식화한 결과는 도 10에 나타내었다.Changes in glucose tolerance in the control group (placebo, saline), GLP-1 and DB-GLP-1 administration groups are shown in FIG. 9, and in the control group, GLP-1 and DB-GLP-1 administration groups based on the results of FIG. 9. The result of plotting the area under the glucose concentration curve of 0 to 180 minutes of is shown in FIG.

또한, GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1 투여군에서의 내당력 변화는 도 11에 나타내었으며, 도 11의 결과를 기준으로 GLP-1, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1 투여군에서의 0~180분 사이의 포도당 농도 곡선하 면적을 도식화한 결과는 도 12에 나타내었다.In addition, the glucose tolerance change in the GLP-1, DB-GLP-1 and DBP-GLP-1 administration group is shown in Figure 11, based on the results of Figure 11 GLP-1, DB-GLP-1 and DBP-GLP The area under the curve of glucose concentration between 0 and 180 minutes in the -1 administration group is shown in FIG. 12.

도 9 및 도 11에 나타난 바와 같이, DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1 투여군에서의 내당력 변화는 대조군에 비해 현격한 내당력 증가를 나타내었다. 대조군의 경우 포도당의 투여에 따라 급격한 혈당 상승 및 완만한 혈당 하강 거동을 보였다. 반면 DB-GLP-1 및 DBP-GLP-1 투여군에서는, 상대적으로 낮은 혈당 상승과 비교적 빠른 혈당 강하 거동을 나타내었다. 천연 GLP-1과 생접합된 GLP-1 유도체(DBP-GLP-1) 간의 이러한 내당력의 차이는 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜 접찹체들간의 우수한 흡수 특성에 기인하는 것으로 판단된다.As shown in Figures 9 and 11, the change in glucose tolerance in the DB-GLP-1 and DBP-GLP-1 administration group showed a marked increase in glucose tolerance compared to the control. In the case of the control group, there was a rapid increase in blood glucose and a slow drop in blood glucose with administration of glucose. On the other hand, the administration of DB-GLP-1 and DBP-GLP-1 showed relatively low blood sugar rise and relatively fast blood sugar dropping behavior. This difference in glucose tolerance between native GLP-1 and bioconjugated GLP-1 derivatives (DBP-GLP-1) is believed to be due to good absorption properties between biotin and biotin-polyethyleneglycol conjugates.

또한, 도 10 및 12에 나타난 바와 같이, DBP-GLP-1 및 DB-GLP-1의 경우 GLP-1에 비하여 매우 우수한 내당력 증가를 나타내었으며, 또한 DBP-GLP-1의 경우 DB-GLP-1에 비하여 우수한 내당력 증가를 나타내었다. 이는 GLP-1에 폴리에틸렌글리콜의 도입에 의하여 획기적으로 증가된 생물학적 안정성 및 흡수성에 기인하는 것으로 판단된다.In addition, as shown in FIGS. 10 and 12, DBP-GLP-1 and DB-GLP-1 showed a very good glucose tolerance increase compared to GLP-1, and also DB-GLP- in the case of DBP-GLP-1. Compared to 1, it showed an excellent glucose tolerance. This is believed to be due to the dramatically increased biological stability and absorbency due to the introduction of polyethylene glycol in GLP-1.

실험예Experimental Example 4 4 : 본 발명의 비오틴과 비오틴- : Biotin and Biotin of the Present Invention 폴리에틸렌글리콜이Polyethylene glycol 접합된Spliced GLPGLP -1 유도체(-1 derivatives ( DBPDBP -- GLPGLP -1)의 체내 -1) body 약물동력학Pharmacokinetics 거동 조사 Behavior investigation

상기 실험예 1~3에 의하여, 본 발명의 DBP-GLP-1가 생물학적 안정성, 생물학적 활성 및 당뇨동물에서의 혈당강하 효과가 가장 우수하여 지속형 펩티드 약물의 특성을 나타내는 것을 확인하였다. 따라서 이러한 지속형 특성의 원인을 조사하기 위하여 GLP-1과 DBP-GLP-1의 약물동력학적 거동을 관찰하였다. 실험은 체중이 200g 정도인 실험용 쥐(SD rat)에 시료를 1 nmole/rat (4.18㎍/rat)의 양으로 경구투여한 후, 시간에 따른 혈중 약물농도의 변화를 ELISA kit를 이용하여 측정하였다. 혈액 샘플은 삽관된 경정맥으로부터 채취하였다.By Experimental Examples 1 to 3, it was confirmed that DBP-GLP-1 of the present invention has the best biological stability, biological activity, and hypoglycemic effect in diabetic animals, indicating the characteristics of the sustained peptide drug. Therefore, the pharmacokinetic behavior of GLP-1 and DBP-GLP-1 was observed to investigate the cause of these persistent properties. In the experiment, the sample was orally administered to the experimental rat (SD rat) weighing about 200 g in the amount of 1 nmole / rat (4.18 ㎍ / rat), and the change in blood drug concentration over time was measured using the ELISA kit. . Blood samples were taken from intubated jugular veins.

SD 랫트에 GLP-1과 DBP-GLP-1의 경구투여 후 혈중농도 변화는 도 13에 나타내었다.Blood concentration changes after oral administration of GLP-1 and DBP-GLP-1 to SD rats are shown in FIG. 13.

도 13에 나타난 바와 같이, 본 발명의 DBP-GLP-1은 주입 후 15~30분에서 최대혈중농도에 도달한 후 서서히 혈중농도가 감소되는 경향을 보였다. 그러나, GLP-1의 경우는 약물 투여 후 빠른 시간 동안 급격한 혈중농도 감소를 보였으며, 3시간 이후에는 기저농도(<2 ng/㎖)의 상태에 도달하였다. 따라서, 본 발명의 DBP-GLP-1은 효과를 나타낼 수 있을 정도로 유효하게 경구투여를 통하여 흡수되는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Figure 13, DBP-GLP-1 of the present invention showed a tendency to gradually decrease the blood concentration after reaching the maximum blood concentration at 15-30 minutes after injection. However, GLP-1 showed a rapid decrease in blood concentration after the drug administration, and reached a baseline concentration (<2 ng / ml) after 3 hours. Therefore, it was confirmed that the DBP-GLP-1 of the present invention is effectively absorbed through oral administration to the effect.

하기에 본 발명의 조성물을 위한 제제예를 예시한다.Examples of preparations for the compositions of the present invention are illustrated below.

제제예Formulation example : 약학적 제제 : Pharmaceutical Formulations

1. One. 산제의Powder 제조 Produce

비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체 2g2 g of GLP-1 derivative conjugated with biotin and biotin-polyethylene glycol

유당 1g1g lactose

상기의 성분을 혼합하고 기밀포에 충진하여 산제를 제조하였다.The above ingredients were mixed and filled in airtight cloth to prepare a powder.

2. 정제의 제조2. Preparation of Tablets

비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체 100㎎100 mg of GLP-1 derivative conjugated with biotin and biotin-polyethylene glycol

옥수수전분 100㎎Corn Starch 100mg

유 당 100㎎Lactose 100mg

스테아린산 마그네슘 2㎎2 mg magnesium stearate

상기의 성분을 혼합한 후, 통상의 정제의 제조방법에 따라서 타정하여 정제를 제조하였다.After mixing the above components, tablets were prepared by tableting according to a conventional method for producing tablets.

3. 캡슐제의 제조3. Preparation of Capsule

비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체 100㎎100 mg of GLP-1 derivative conjugated with biotin and biotin-polyethylene glycol

옥수수전분 100㎎Corn Starch 100mg

유 당 100㎎Lactose 100mg

스테아린산 마그네슘 2㎎2 mg magnesium stearate

상기의 성분을 혼합한 후, 통상의 캡슐제의 제조방법에 따라서 젤라틴 캡슐에 충전하여 캡슐제를 제조하였다.After mixing the above components, the capsule was prepared by filling in gelatin capsules according to the conventional method for producing a capsule.

본 발명의 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체는 천연 GLP-1과 유사한 생물학적 활성도를 나타내면서 약물의 체내 반감기를 증가시켜 생물학적 안정성이 매우 우수하고, 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜의 결합위치 및 결합수를 선택적으로 제한함으로써 이러한 요소들의 다양성으로부터 유발되는 부작용을 최소화시켜 능동수송시스템을 이용한 소장 흡수율을 증가시킨다. 따라서, 본 발명의 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체는 인슐린 과다분비, 또는 혈장 글루코오스 저하, 위 또는 장 운동 억제, 위 또는 장 공복 억제, 또는 음식 섭취 억제에 의해 유발될 수 있는 질환들의 예방 또는 치료에 유용하게 사용될 수 있으며, 특히 당뇨병, 바람직하게는 제 2형 당뇨병, 비만 및 과민성 장 증 후군에 유용하게 사용될 수 있다.The GLP-1 derivative conjugated with the biotin and biotin-polyethylene glycol of the present invention exhibits biological activity similar to that of natural GLP-1, and increases the half-life of the drug so that the biological stability is very excellent, and the binding position of biotin and biotin-polyethylene glycol And by selectively limiting the number of bindings to minimize the side effects caused by the diversity of these factors, thereby increasing the small intestine absorption rate using the active transport system. Thus, the GLP-1 derivatives conjugated with biotin and biotin-polyethyleneglycol of the present invention may be caused by insulin oversecretion, or by lowering plasma glucose, inhibiting gastric or intestinal motility, inhibiting gastric or intestinal fasting, or inhibiting food intake. It can be usefully used for the prevention or treatment of diseases, and particularly useful for diabetes mellitus, preferably type 2 diabetes, obesity and irritable bowel syndrome.

Claims (13)

하기 식으로 표시되는 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체.A biotin and a biotin-polyethylene glycol conjugated GLP-1 derivative represented by the following formula.
Figure 112007064624115-pat00016
Figure 112007064624115-pat00016
청구항 1에 있어서, 상기 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜은 각각 GLP-1의 26번 리신 잔기와 34번 리신 잔기에 선택적으로 접합하는 것을 특징으로 하는 접합된 GLP-1 유도체.The conjugated GLP-1 derivative of claim 1, wherein the biotin and biotin-polyethylene glycol are selectively conjugated to lysine residues 26 and 34, respectively, of GLP-1. 청구항 1에 있어서, 상기 GLP-1은 천연 또는 재조합 GLP-1인 것을 특징으로 하는 접합된 GLP-1 유도체.The conjugated GLP-1 derivative of claim 1, wherein the GLP-1 is a natural or recombinant GLP-1. 청구항 1에 있어서, 상기 비오틴-폴리에틸렌글리콜은 하기 화학식 1로 표시되는 비오틴-폴리에틸렌글리콜(분자량 3400)인 것을 특징으로 하는 접합된 GLP-1 유도체.The conjugated GLP-1 derivative according to claim 1, wherein the biotin-polyethylene glycol is a biotin-polyethylene glycol (molecular weight 3400) represented by the following Chemical Formula 1. <화학식 1><Formula 1>
Figure 112007028233560-pat00002
Figure 112007028233560-pat00002
1) 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜 및 GLP를 완충용액 및 유기용매에 첨 가하여 반응시키는 단계 (단계 1);1) adding biotin, biotin-polyethylene glycol and GLP to the buffer and the organic solvent to react (step 1); 2) 상기 단계 1의 반응 혼합물을 일정온도 하에 일정시간 동안 보관하는 단계 (단계 2);2) storing the reaction mixture of step 1 under a constant temperature for a predetermined time (step 2); 3) 상기 단계 2의 반응 완료 후, 미반응된 반응물들을 제거하는 단계 (단계 3); 및3) after completion of the reaction of step 2, removing unreacted reactants (step 3); And 4) 상기 단계 3의 미반응된 반응물질이 제거된 생성물로부터 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1을 분리 및 정제하는 단계 (단계 4)를 포함하여 이루어지는 청구항 1의 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체의 제조방법.4) The biotin and biotin-polyethylene of claim 1 comprising the step of separating and purifying GLP-1 conjugated with biotin and biotin-polyethylene glycol from the product from which the unreacted reactant of step 3 is removed (step 4). Method for preparing a GLP-1 derivative conjugated with glycol. 청구항 5에 있어서, 상기 단계 1에서 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜의 반응 몰비는 GLP-1 1몰에 대해 각각 1 내지 4 몰비 범위 내인 것을 특징으로 하는 접합된 GLP-1 유도체의 제조방법.The method of claim 5, wherein the reaction molar ratio of biotin and biotin-polyethylene glycol in step 1 is in the range of 1 to 4 molar ratios with respect to 1 mole of GLP-1, respectively. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항의 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체를 포함하는 당뇨병 또는 비만의 예방 또는 치료용 약학 조성물.A pharmaceutical composition for preventing or treating diabetes or obesity, comprising the GLP-1 derivative conjugated with the biotin and the biotin-polyethylene glycol of any one of claims 1 to 4. 삭제delete 청구항 7에 있어서, 상기 당뇨병은 제 2형 당뇨병인 것을 특징으로 하는 당뇨병 또는 비만의 예방 또는 치료용 약학 조성물.The pharmaceutical composition for preventing or treating diabetes or obesity according to claim 7, wherein the diabetes is type 2 diabetes. 청구항 7에 있어서, 상기 조성물은 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제, 현탁제, 내용액제, 유제 또는 시럽제로 제형화되는 것을 특징으로 하는 당뇨병 또는 비만의 예방 또는 치료용 약학 조성물.The pharmaceutical composition for preventing or treating diabetes or obesity of claim 7, wherein the composition is formulated as a tablet, a pill, a powder, a granule, a capsule, a suspension, a solution, an emulsion, or a syrup. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항의 비오틴과 비오틴-폴리에틸렌글리콜이 접합된 GLP-1 유도체를 포함하는 과민성 장 증후군의 예방 또는 치료용 약학 조성물.A pharmaceutical composition for the prevention or treatment of irritable bowel syndrome, comprising the GLP-1 derivative conjugated with the biotin and the biotin-polyethylene glycol of any one of claims 1 to 4. 삭제delete 청구항 11에 있어서, 상기 조성물은 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제, 현탁제, 내용액제, 유제 또는 시럽제로 제형화되는 것을 특징으로 하는 과민성 장 증후군의 예방 또는 치료용 약학 조성물.The pharmaceutical composition for the prevention or treatment of irritable bowel syndrome according to claim 11, wherein the composition is formulated as tablets, pills, powders, granules, capsules, suspensions, liquid solutions, emulsions or syrups.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH072867A (en) * 1992-09-28 1995-01-06 Lifegroup Spa Production of biotin amide derivatives, and remedies against diabetes and diabetic complication containing them
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KR970015597A (en) * 1995-09-14 1997-04-28 크리스찬 플뢰미히 Biotin derivatives

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