KR20200067173A - 포도당-반응성 인슐린 전달을 위한 포도당 전달체 억제제-조절 인슐린 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포도당-조절 인슐린과 에리트로사이트 (또는 적혈구, RBC)에서의 포도당 전달체 (GLUT) 사이의 상호작용에 기반한 포도당-반응성 인슐린 전달 시스템을 개시한다. 포도당 전달체의 경쟁적 억제제와 접합된 후, 인슐린은 RBC 막에 효과적으로 결합할 수 있다. 상기 결합은 고혈당 설정에서 가역적이어서, 인슐린이 신속하게 방출된 후 생체내 혈당 (BG) 수준이 떨어진다.

Description

포도당-반응성 인슐린 전달을 위한 포도당 전달체 억제제-조절 인슐린
본 출원은 2017년 10월 10일 출원된 미국 가특허출원 제62/570,501호의 이익을 주장하며, 이 출원은 본 출원에 그 전문이 참고문헌으로 포함된다.
당뇨병은 현재 전 세계적으로 4억 1천 5 백만 명에게 영향을 미치고 있으며, 이 숫자는 2040년까지 6억 4천 2백만 명으로 증가될 것으로 예상된다. 인슐린은 제1형 당뇨병의 생존에 필수적일 뿐만 아니라, 혈당을 조절하고 합병증을 예방하기 위해 제2형 당뇨병 치료에 필요할 때도 많다. 그러나, 전통적인 외부 인슐린 투여는, 내인성 인슐린 분비가 대사를 통해 포도당 전달로 이어지는 이자의 랑게르한스 섬 내 β세포에 의해 구현되는 정교한 혈당 조절과 대응할 수 없다. 포도당 조절이 불량하면 사지 절단, 실명 및 신부전과 같은 당뇨병 합병증의 위험이 높아진다. 또한 저혈당증은 행동 및 인지 장애, 발작, 혼수 상태, 뇌 손상 또는 사망을 초래할 수 있다. 따라서, 인슐린 "분비"를 조절하기 위해 β세포의 기능을 모방할 수 있는 "스마트"한 포도당-반응성 인슐린 전달 장치 또는 제제는 당뇨병 환자의 혈당 조절 및 삶의 질을 향상시키는 목적에 있어서 매우 바람직하다.
이러한 “스마트” 치료법은 일반적으로 포도당-감지 또는 전환 모듈 및 감지/전환-활성화 인슐린 방출 모듈을 통합시킨다. 예를 들어, 착용 가능 폐쇄-루프 전자/기계식 펌프는 연속 포도당-모니터링 전기화학 센서와 외부 인슐린 주입 펌프를 결합한다. 이러한 시스템은 역사적으로 간질과의 혈당 평형화 지연, 순환계로의 인슐린 흡수 및 생체오염에 의해 제한되어 왔다. 1970년대 이래 합성 물질에 기반한 포도당-반응성 제제 또한 널리 연구되어 왔다. 포도당 촉발을 구현하기 위해 3가지 전형적인 전략들이 많이 이용되며, 전형적으로 포도당 산화효소, 포도당 결합 단백질 (GPB) (예컨대, ConA) (14) 및 페닐보론산 (PBA)과 같은 상이한 포도당-감지 모이어티를 포함한다. 인슐린 방출을 촉진시키기 위해, 벌크 하이드로겔, 마이크로겔, 에멀전-기반 나노입자 및 자체-조립된 수포와 같은 다양한 제제들이 고혈당 상태에 반응하여 팽창, 수축, 분해 또는 해리되도록 개발되었다. 이러한 유망한 전략들에도 불구하고, 혈당 수준 (BGL) 상승에 신속하게 반응하는 시스템이 건강한 이자의 동역학을 면밀히 반영함을 입증하는 것은 여전히 과제로 남아있다. 또한, 이들 합성 시스템의 면역학적 반응, 생리학적 환경에서의 안정성 및 장기간 독성에 대한 추가 연구가 필요하다.
본 발명은 포도당 수준을 조절하기 위해 사용될 수 있는 포도당-반응성 인슐린 전달 조성물을 개시한다. 특히, 포도당 전달체의 최소한 하나의 경쟁적 억제제에 접합된 인슐린 모이어티를 포함하는 포도당-전달체 결합 구조체를 포함하는 조성물이 개시되어 있다. 이들 구현예들에서, 포도당-전달체 결합 구조체는 포도당 전달체에 가역적으로 결합하고 인슐린은 포도당 전달체의 경쟁적 억제제에 가역적으로 결합하도록 구성되어, 포도당-조절 인슐린은 높은 포도당 조건에서 내인성 포도당에 의해 전위된다. 이는 포도당-조절 인슐린 분자를 생체이용 가능하게 하며, 포도당 대사를 촉진시킬 수 있다. 방출 속도는 포도당 농도에 따라 달라지기 때문에, 포도당 수준은 면밀하게 조절된다.
인슐린 모이어티는 인슐린의 임의의 생체활성 형태, 가령, 인간 인슐린 또는 인슐린 상동체일 수 있다. 인슐린은 바람직하게는 재조합 단백질이다. 인슐린은 급속효성 (예컨대, 리스프로, 아스파트, 글루리신), 속효성 (속효 인슐린, 벨로술린, 노보린), 중간형 (NPH), 또는 지속형 (인슐린 글라진, 인슐린 데테미르, 인슐린 데글루덱) 일 수 있다. 일부 구현예들에서, 개시된 조성물은 상이한 형태의 인슐린 모이어티들을 가지는 포도당-조절 인슐린 분자들의 혼합물을 포함한다.
본 명세서에서 포도당 전달체의 경쟁적 억제제는 D-포도당보다 더 큰 친화도 및/또는 결합력으로 포도당 전달체에 결합하고 생체내에서 포도당 전달체에 가역적으로 결합할 수 있는 임의의 경쟁적 억제제일 수 있는 것으로 이해되고 간주된다. 예를 들면, 포도당 전달체의 경쟁적 억제제는 포스콜린 또는 In2 일 수 있다.
일부 예들에서, 사용자는 대상자에게 투여하기 전에 포도당-조절 인슐린 분자가 포도당 결합 구조체에 가역적으로 결합하기에 적합한 조건하에서 인슐린 분자를 포함하는 조성물을 포도당 전달체의 경쟁적 억제제와 혼합한다. 다른 구현예들에서, 조성물은 포도당 전달체의 경쟁적 억제제에 이미 결합된 인슐린 분자를 포함한다.
포도당 전달체의 경쟁적 억제제는 임의의 생체적합성 분자 또는 생체내에서 포도당 전달체에 가역적으로 결합할 수 있는 기질일 수 있다. 본원에서 포도당 전달체는 임의의 포도당 전달체 (GLUT) 단백질 패밀리 구성원 (GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT4, GLUT5, GLUT6, GLUT7, GLUT8, GLUT9, GLUT10, GLUT11, GLUT12, GLUT13, 및 GLUT14 포함, 그러나 이에 국한되는 것은 아님)을 포함할 수 있으며, 이는 형질막을 통한 포도당의 전달을 용이하게 하는 막 단백질인 것으로 이해되고 간주된다. GLUT1은 적혈구(erythrocytes)에서 최고 수준으로 발현되는 포도당 전달체이다. 그러므로, 특정 구현예들에서, 포도당-결합 구조체는 적혈구 (erythrocytes), 가령, 인간 적혈구이다. 그러나, 다른 구현예들에서, 포도당-결합 구조체는 에리트로사이트(erythrocytes), 또는 GLUT 단백질을 포함하는 다른 세포의 형질막만을 포함한다. 예를 들면, 형질막은 생체적합성 나노입자에 부착될 수 있다. 일부 구현예들에서 적합한 나노입자는 약 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 및 150 나노미터를 비롯하여 약 50 내지 약 150 나노미터의 평균 직경을 가질 수 있다. 일부 구현예들에서, 나노입자는 폴리(락타이드-코-글리콜라이드) (PLGA) 공중합체를 포함한다. 일부 구현예들에서, 나노입자는 덱스트란으로부터 형성된다. 일부 구현예들에서, 나노입자는 히알루론산으로부터 형성된다. 일부 구현예들에서, 나노입자는 리포좀이다.
포도당 전달체 결합 구조체는, 높은 포도당 조건에서 포도당-전달체로부터 포도당 전달체의 경쟁적 억제제가 전위되고 포도당 전달체의 경쟁적 억제제로부터 인슐린이 전위되도록 구성된다. 일부 구현예들에서, 포도당 전달체 결합 구조체는, 포도당 수준이 약 200 mg/dL에 도달하거나 이를 초과할 때 포도당 전달체로부터 포도당 전달체의 경쟁적 억제제가 전위되어 인슐린을 방출하도록 구성된다. 낮은 포도당 수준에서 포도당 전달체의 경쟁적 억제제는 포도당 전달체로부터도 또한 전위될 수 있는 것으로 이해되지만, 이는 훨씬 더 낮은 속도로 그러할 것이다. 그러므로, 일부 구현예들에서, 포도당 전달체의 경쟁적 억제제는 낮은 생리학적 포도당 환경, 예컨대, 0 내지 200 mg/dL의 포도당 농도에서 포도당 전달체에 우선적으로 결합한다. 바람직한 구현예들에서, 포도당 전달체의 경쟁적 억제제는 최소한 10, 20, 30, 40, 또는 50일 동안 이러한 낮은 포도당 조건에서 포도당 전달체에 안정하게 결합하도록 구성된다. 일부 구현예들에서, 이러한 동역학은 호르몬과 포도당-유도체들 사이의 링커(linker) 특성을 통해 조정될 수 있다.
또한 치료적 유효량의 조성물을 당뇨병 대상자에게 투여하는 것을 포함하는, 대상자에서 포도당 수준을 조절하는 방법이 개시되며, 상기 조성물은 포도당 전달체의 최소한 하나의 경쟁적 억제제에 접합된 인슐린 모이어티를 포함하는 포도당 전달체 결합 구조체를 포함하고, 이 때 포도당 전달체 결합 구조체는 포도당 전달체에 가역적으로 결합하도록 구성되며, 포도당-결합 구조체는 높은 포도당 조건에서 포도당-조절 인슐린의 일부분을 방출한다.
개시된 조성물은 순환계의 포도당에 노출시키기에 적합한 임의의 방식으로 투여될 수 있다. 일부 구현예들에서, 상기 조성물은 경피 패치에 의해 전달된다. 예를 들면, 상기 조성물은 마이크로니들-어레이 패치에 의해 전달될 수 있다. 다른 양상에서 상기 조성물은 경구 투여될 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 구현예들에 관한 세부내용은 첨부된 도면 및 하기 상세한 설명에 제시되어 있다. 본 발명의 그 외 다른 특징, 목적 및 이점들은 하기 상세한 설명과 도면 및 청구범위로부터 명확해 질 것이다.
정의
본 출원 전반에 걸쳐 사용된 용어는 당업자에게 통상적이고 전형적인 의미로 해석되어야 한다. 그러나, 출원인은 다음의 용어가 아래 정의된 바와 같은 특정한 정의를 가지기를 원한다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용되는, 단수 형태( "a", "an") 및 관사("the")는 내용에서 명확히 달리 지시하지 않는 한, 복수 형태를 포함한다. 예를 들어, 용어 “하나의 세포”는 세포의 혼합물들을 비롯한 복수의 세포들을 포함한다.
"약" 및 "대략"이라는 용어는 당업자가 이해하는 바와 같이 "근접한"것으로 정의된다. 한 비-제한적 구현예에서, 이 용어는 10% 이내인 것으로 정의된다. 또 다른 비-제한적 구현예에서, 이 용어는 5% 이내인 것으로 정의된다. 또한 또 다른 비-제한적 구현예에서, 이 용어는 1% 이내인 것으로 정의된다.
"생체활성"에 관련된 것들을 포함하여 단백질의 "활동"은 예를 들어 전사, 번역, 세포내 전위, 분비, 키나제에 의한 인산화, 프로테아제에 의한 절단, 및/또는 다른 단백질에 대한 동종 및 이종 결합을 포함한다.
용어 "투여"는 경구, 국소, 정맥내, 피하, 경피, 경진피, 근육내, 관절내, 비경구, 동맥내, 피내, 심실내, 두개내, 복강내, 병변내, 비강내, 직장, 질, 흡입에 의한, 또는 이식되는 저장소를 통한 투여를 지칭한다. 투여는 경피 마이크로니들-어레이 패치를 사용하여 수행될 수 있다. 용어 "비경구"는 피하, 정맥내, 근육내, 관절내, 활액내, 흉골내, 척수강내, 간내, 병변내 및 두개내 주사 또는 주입 기술을 포함한다.
"생체적합성"은 일반적으로 수용자에게 비-독성이고 대상자에게 심각한 부작용을 일으키지 않는 물질 및 이의 대사산물 또는 분해 산물을 지칭한다.
"조성물"은 활성물질 및 다른 화합물 또는 조성물, 불활성제 (예를 들어, 검출가능한 물질 또는 표지) 또는 애쥬번트와 같은 활성제의 조합을 포함하는 것으로 한다.
본원에서 사용된 용어 "포함하는"은 해당 조성물 및 방법이 언급된 요소를 포함하지만 다른 것을 배제하는 것은 아님을 의미하는 것으로 한다. 조성물 및 방법들을 정의하기 위해 사용될 때 "~으로 본질적으로 구성된"은 해당 조합에 대해 임의의 본질적으로 중요한 다른 요소들을 배제하는 것을 의미할 것이다. 따라서, 본원에 정의된 요소들로 본질적으로 구성된 조성물은 분리 및 정제 방법 및 약학적으로 허용되는 담체, 가령, 포스페이트 완충 식염수, 보존제 등으로부터의 미량의 오염물을 배제하지 않을 것이다. "~로 구성된"은 다른 성분들의 미량의 요소들 및 본 발명의 조성물을 투여하기 위한 실질적인 방법 단계들 이외의 것은 배제하는 것을 의미할 것이다. 이러한 변화 용어들 각각에 의해 정의되는 구현예들은 본 발명의 범위에 속한다.
"대조"는 비교 목적으로 한 실험에서 사용되는 대체 대상자 또는 샘플이다. 대조는 "양성" 또는 "음성" 일 수 있다.
본원에서 사용되는 “접합된”은 비-가역적 결합 상호작용을 지칭한다.
본원에서 사용되는 "전위하다"는, 예를 들어, 단백질 도메인과 펩티드, 단백질 도메인과 화학 물질, 단백질 도메인과 핵산 서열 사이의 분자 또는 화학적 상호 작용이, 전위될 펩티드, 화학 물질 또는 핵산보다 해당 특정 단백질 도메인에 대한 친화성을 갖는 화학 물질, 펩티드 또는 핵산에 의해 방해받는 것을 의미한다.
"유효량"은 유익한 또는 원하는 결과를 가져오기에 충분한 양이다. 유효량은 1회 이상의 투여, 적용 또는 용량으로 투여될 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 “높은 포도당 조건”은 200 mg/dL 이상의 포도당 농도를 가지는 환경을 지칭한다. 예를 들면, “높은혈당 수준”은 200 mg/dL 이상의 혈류내 포도당 수준을 지칭한다. 일부 구현예들에서, 높은 포도당 조건은 200 - 400 mg/dL이다. 다른 구현예들에서, 높은 포도당 조건은 300- 400 mg/dL이다.
본원에서 사용되는 “링커”는 인접 분자를 결합시키는 분자를 지칭한다. 일반적으로 링커는 인접 분자를 결합시키거나 이들 사이의 어느 정도 최소 거리 또는 다른 공간적 관계를 유지하는 것 이외의 특정한 생물학적 활성을 갖지 않는다. 일부 경우에, 링커는 인접 분자의 일부 특성, 가령, 분자의 폴딩, 순 전하 또는 소수성에 영향을 미치거나 안정화시키도록 선택될 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 “낮은 포도당 조건”은 0 내지 200 mg/dL의 포도당 농도를 가지는 환경을 지칭한다. 예를 들면, “낮은 혈당 수준”은 200 mg/dL 미만의 혈류내 포도당 수준을 지칭한다.
용어 "펩티드", "단백질" 및 "폴리펩티드"는 하나의 아미노산의 카르복실기에 의해 또 다른 아미노산의 알파 아미노기에 연결된 2개 이상의 아미노산을 포함하는 천연 또는 합성 분자를 지칭하기 위해 호환적으로 사용된다.
용어 "담체" 또는 "약학적으로 허용되는 담체"는 일반적으로 안전하고 비독성인 약학적 또는 치료적 조성물을 제조하는데 유용한 담체 또는 부형제를 의미하며 수의학 및/또는 인간 약제 또는 치료 용도로 허용되는 담체를 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "담체" 또는 "약학적으로 허용되는 담체"는 포스페이트 완충 식염수 용액, 물, 에멀전 (가령, 오일/물 또는 물/오일 에멀전) 및/또는 다양한 유형의 습윤제를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "담체"는 임의의 부형제, 희석제, 충전제, 염, 완충제, 안정화제, 용해화제, 지질, 안정화제 또는 약학 제제에 있어서의 용도로 해당 분야에 널리 공지된 그리고 하기 상세히 기재된 다른 물질을 포함한다.
본원에서 사용된 용어 "중합체"는 천연 또는 합성의 비교적 고 분자량의 유기 화합물을 지칭하며, 이의 구조는 반복된 작은 단위인 단량체로 나타낼 수 있다 (예컨대, 폴리에틸렌, 고무, 셀룰로스). 합성 중합체는 전형적으로 단량체의 첨가 또는 축합 중합에 의해 형성된다. 본원에서 사용된 용어 "공중합체"는 둘 이상의 상이한 반복 단위 (단량체 잔기들)로부터 형성된 중합체를 지칭한다. 예로서 그리고 제한 없이, 공중합체는 교호 공중합체, 랜덤 공중합체, 블록 공중합체, 또는 그라프트 공중합체일 수 있다. 또한, 특정 양상에서, 블록 공중합체의 다양한 블록 분절들은 그 자체가 공중합체를 포함할 수 있는 것으로 간주된다.
"프라이머"는 일반적으로 유리 3'-OH기를 가지는 짧은 폴리뉴클레오티드로, 관심 샘플에 잠재적으로 존재하는 표적 또는 "주형"에 표적과 혼성화하여 결합하고, 그 후 표적에 상보적인 폴리뉴클레오티드의 중합을 촉진한다. "중합효소 연쇄 반응" ("PCR")은 "상류" 및 "하류" 프라이머로 구성된 "프라이머들의 쌍" 또는 "프라이머들의 세트", 및 중합 촉매, 가령, DNA 중합효소, 그리고 전형적으로 열-안정성 중합효소를 사용하여 표적 폴리뉴클레오티드의 복제 카피들이 만들어지는 반응이다. PCR 방법은 해당 분야에 잘 공지되어 있으며, 예를 들면, "PCR: A PRACTICAL APPROACH" (M. MacPherson 외, IRL Press at Oxford University Press (1991))에 개시되어 있다. PCR 또는 유전자 클로닝과 같이 폴리뉴클레오티드의 복제 카피를 생산하는 모든 공정은 본 명세서에서 "복제"로 통칭된다. 프라이머는 또한 혼성화 반응, 가령, 서던 또는 노던 블롯 분석에서 프로브로 사용될 수도 있다. 상기 Sambrook 외의 문헌을 참고하라.
범위는 본 출원에서 "약" 하나의 특정 값으로부터 및/또는 "약" 또 다른 특정 값까지와 같이 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 경우, 또 다른 구현예는 하나의 특정 수치로부터 및/또는 기타 특정 수치까지를 포함한다. 이와 유사하게, 측정값들이 선행사 “약”을 사용하여 근사치로 표현될 경우, 이는 특정 값이 또 다른 구현예를 형성함을 이해할 것이다. 각 범위들의 끝점들은 다른 끝점과 관련하여 그리고 다른 끝점과 무관하게 모두 중요함을 또한 이해할 것이다. 본 명세서에 개시된 다수의 값이 존재하고, 또한 각각의 값은 또한 그 값 자체 외에 그 특정 값에 대해 "약"으로 개시되는 것으로 이해된다. 예를 들어, 값 "10"이 개시되면 "약 10"도 개시된다.
"치료적 유효량" 또는 "치료적 유효 투여량"이라는 용어는 일반적인 시기에 걸쳐 연구원, 수의사, 의사 또는 기타 임상의가 구하는 조직, 시스템, 동물 또는 사람의 생물학적 또는 의학적 반응을 유도하게 되는, 포도당-결합 구조체에 결합되는 포도당-조절 인슐린과 같은 조성물의 양을 지칭한다. 일부 구현예들에서, 원하는 반응은 제I형 당뇨병의 조절이다. 일부 구현예들에서, 원하는 반응은 제II형 당뇨병의 조절이다. 일부 예에서, 원하는 생물학적 또는 의학적 반응은 수일, 수주 또는 수년의 기간에 걸쳐 대상자에게 다회 투여량의 조성물을 투여한 후에 구현된다.
본원에서 용어 “대상자”는 동물, 가령, 포유동물을 포함하는 것으로 정의되며, 영장류 (예컨대, 인간), 소, 양, 염소, 말, 개, 고양이, 토끼, 쥐, 생쥐 등을 포함하지만, 이에 국한되지 않는다. 일부 구현예들에서, 대상자는 인간이다.
DNA를 이용한 세포 유기체의 "형질전환"은 DNA를 유기체 내로 도입하여 DNA의 적어도 일부가 염색체외 요소로서 또는 염색체 통합에 의해 복제가능하게 되는 것을 의미한다. DNA에 의한 세포 유기체의 "형질감염"은 코딩 서열이 실제로 발현되는지 여부에 관계없이 세포 또는 유기체에 의한 DNA, 예컨대, 발현 벡터의 흡수를 지칭한다. "형질감염된 숙주 세포" 및 "형질전환된"이라는 용어는 DNA가 도입된 세포를 지칭한다. 세포는 "숙주 세포"로 지칭되며, 원핵 또는 진핵 세포 일 수 있다. 전형적인 원핵생물 숙주 세포는 다양한 대장균 균주를 포함한다. 전형적인 진핵생물 숙주 세포는 중국 햄스터 난소 또는 인간 기원의 세포와 같은 포유동물이다. 도입되는 DNA 서열은 숙주 세포와 동일한 종 또는 숙주 세포와 상이한 종으로부터 유래될 수 있거나, 일부 외래 및 일부 상동성 DNA를 함유하는 하이브리드 DNA 서열일 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "치료하다", "치료하는 것", "치료" 그리고 이의 문법적 변화형들은 장애 또는 병태의 하나 이상의 수반되는 증상을 부분적으로 또는 완전히 지연, 경감, 완화 또는 그 강도를 감소시키는 것 및/또는 장애 또는 병태의 하나 이상의 원인을 경감, 완화, 또는 방해하는 것을 포함한다. 본 발명에 따른 치료는 예방적으로, 예방의학적으로, 완화적으로 또는 치료적으로 적용될 수 있다. 예방의학적 치료는 발병 전 (예를 들어, 암의 명백한 징후 전), 발병 초기 (예를 들어, 암의 초기 징후 및 증상시), 또는 암의 확고한 발병 후에 대상자에게 투여된다. 예방의학적 투여는 감염 증상들이 나타나기 전 수일 내지 수년 동안 일어날 수 있다.
일부 경우에, 용어 "치료하다", "치료하는 것", "치료" 그리고 이의 문법적 변화형들은 대상자의 치료 전과 비교하여 또는 일반 또는 연구 집단에서 그러한 증상의 발병률과 비교하여 혈당 수준을 조절하고 당뇨병 증상의 중증도를 감소시키는 것을 포함한다.
폴리펩티드 (항체 포함) 또는 수용체를 지칭할 때 본원에서 사용되는 용어 "특이적으로 결합한다"는 단백질 및 다른 생물학적 제제의 이종 집단에서 단백질 또는 폴리펩티드 또는 수용체의 존재를 결정하는 결합 반응을 지칭한다. 따라서, 지정된 조건 (예를 들어, 항체의 경우 면역분석 조건) 하에서, 특정 리간드 또는 항체는, 샘플에 존재하는 다른 단백질 또는 리간드 또는 항체가 유기체에서 접촉할 수 있는 다른 단백질에 상당한 양으로 결합하지 않을 경우, 특정 "표적"에 특이적으로 결합한다 (예를 들어, 항체는 내피 항원에 특이적으로 결합한다). 일반적으로, 제2분자에 "특이적으로 결합"하는 제1분자는 해당 제2분자가 가지는 약 105 M-1 (예컨대, 106 M-1, 107 M-1, 108 M-1, 109 M-1, 1010 M-1, 1011 M-1, 및 1012 M-1 또는 그 이상) 보다 큰 친화도 상수 (Ka)를 가진다.
도 1은 살아있는 세포들에서의 GLUT에 기반한 포도당-반응성 인슐린 전달 시스템의 도식을 보여준다.
도 2는 포스콜린-NH2에 관한 합성 경로를 보여준다.
도 3은 In2-NH2에 관한 합성 경로를 보여준다.
도 4는 유리 인슐린, 인슐린-포스콜린 또는 인슐린-In2로 치료한 제1형 당뇨병 마우스의 혈당 수준을 보여준다. PBS는 대조로 사용되었다. 투여량은 중증 저혈당증을 피하기 위해 인슐린 접합체에 대해 300 IU/kg 그리고 유리 인슐린에 대해 150 IU/kg으로 설정되었다. 에러 바(error bar)는 3회 독립 실험 (n=3)의 S.D.를 나타낸다.
도 5는 포도당 또는 사이토칼라신 B가 에리트로사이트 고스트(ghost)에서 인슐린-F의 포도당-결합을 억제하였음을 보여준다.
도 6은 인슐린 또는 인슐린-F를 피하 주사한 당뇨병 마우스의 살아있는 영상을 보여준다. 인슐린 또는 인슐린-F는 Cy5로 표지되었다.
도 7은 다수의 포도당 내성 테스트를 보여준다. 인슐린-F는 피사 주사되었다. 투여량은 인슐린 접합체에 대해 400 IU/kg으로 설정되었다. 에러 바는 3회 독립 실험 (n=5)의 S.D.를 나타낸다.
조성물 및 방법
본 발명은 당뇨병 치료 조성물 및 방법을 개시한다. 이러한 조성물은 포도당 전달체의 최소한 하나의 경쟁적 억제제에 접합된 인슐린 모이어티를 포함하는 포도당 전달체 결합 구조체를 포함한다.
인슐린 모이어티는 인슐린의 임의의 생체활성 형태, 가령, 인간 인슐린 또는 인슐린 상동체일 수 있다. 인슐린은 바람직하게는 재조합 단백질이다. 인슐린은 급속효성 (예컨대, 리스프로, 아스파트, 글루리신), 속효성 (속효 인슐린, 벨로술린, 노보린), 중간형 (NPH), 또는 지속형 (인슐린 글라진, 인슐린 데테미르, 인슐린 데글루덱) 일 수 있다. 일부 구현예들에서, 개시된 조성물은 상이한 형태의 인슐린 모이어티들을 가지는 포도당-조절 인슐린 분자들의 혼합물을 포함한다.
본 명세서에서 포도당 전달체의 경쟁적 억제제는 D-포도당보다 더 큰 친화도 및/또는 결합력으로 포도당 전달체에 결합하고 생체내에서 포도당 전달체에 가역적으로 결합할 수 있는 임의의 경쟁적 억제제일 수 있는 것으로 이해되고 간주된다. 예를 들면, 포도당 전달체의 경쟁적 억제제는 사이토칼라신 B, 플로레틴, 포스콜린 또는 In2 일 수 있다. 포도당 전달체의 경쟁적 억제제는 임의의 생체적합성 분자 또는 생체내에서 포도당 전달체에 가역적으로 결합할 수 있는 기질일 수 있다. 본원에서 포도당 전달체는 임의의 포도당 전달체 (GLUT) 단백질 패밀리 구성원 (GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT4, GLUT5, GLUT6, GLUT7, GLUT8, GLUT9, GLUT10, GLUT11, GLUT12, GLUT13, 및 GLUT14 포함, 그러나 이에 국한되는 것은 아님)을 포함할 수 있으며, 이는 형질막을 통한 포도당의 전달을 용이하게 하는 막 단백질인 것으로 이해되고 간주된다.
일부 예들에서, 사용자는 대상자에 투여하기 전에 포도당-조절 인슐린 분자가 포도당 결합 구조체에 가역적으로 결합하기에 적합한 조건하에서 인슐린 분자를 포함하는 조성물을 포도당 전달체의 경쟁적 억제제와 혼합한다. 다른 구현예들에서, 조성물은 포도당 전달체의 경쟁적 억제제에 이미 결합된 인슐린 분자를 포함한다.
포도당 전달체의 최소한 하나의 경쟁적 억제제 및 인슐린을 포함하는 포도당-전달체 결합 구조체는 구조체, 가령, 세포, 세포막, 나노입자 및 마이크로입자를 포함하나 이에 국한되는 것은 아니다. 따라서, 일부 구현예에서, 포도당-결합 구조체는 세포이다. 세포는 임의의 세포 유형, 인간, 포유동물 일 수 있다. 일부 예에서, 포도당-결합 구조체로서 사용된 세포는 인간 적혈구이다. 유리하게는, 자가 유래 세포들이 대상자로부터 추출되고 낮은-포도당 (결합) 조건에서 포도당-조절 인슐린에 노출된 후, 동일한 대상에게 다시 전달될 수 있다. 그러나, 세포는 해당 조성물이 높은 포도당 조건 하에서 결합되어 있는 포도당 전달체-인슐린의 경쟁적 억제제를 방출하는 기능을 제공하기 위해 자가 유래될 필요는 없다.
GLUT1은 적혈구 (에리트로사이트)에서 최고 수준으로 발현되는 포도당 전달체이다. 그러므로, 특정 구현예들에서, 포도당-결합 구조체는 적혈구 (에리트로사이트), 가령, 인간 적혈구이다. 그러나, 다른 구현예들에서, 포도당-결합 구조체는 에리트로사이트, 또는 GLUT 단백질을 포함하는 다른 세포의 형질막만을 포함한다. 예를 들면, 형질막은 생체적합성 나노입자에 부착될 수 있다. 다른 구현예에서, 포도당 전달체 결합 구조체는 나노입자 또는 마이크로입자에 부착된 적혈구 세포막이다. 나노입자는 임의의 적절한 측정치를 가질 수 있다. 예를 들면, 나노입자 크기는 직경이 5 내지 500 나노미터 범위일 수 있다. 일부 구현예에서, 나노입자 크기는 직경이 50-150 나노미터로 측정된다. 일부 구현예들에서 적합한 나노입자는 약 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 및 150 나노미터를 비롯하여 약 50 내지 약 150 나노미터의 평균 직경을 가질 수 있다. 나노입자는 또한 임의의 적절한 재료 또는 물질의 입자일 수 있으며, 일부 구현예에서, 폴리 락틱-코-글리콜산 (PLGA) 나노입자이다. 예를 들면, PLGA 나노입자 (NP)는 하기 설명한 방법들과 유사한 방법을 사용하여 RBC 막으로 코팅될 수 있다 (RM-PLGA). 무손상 mRBC의 경우, 포도당 전달체-인슐린의 경쟁적 억제제는 유사하게 RM-PLGA NP에 특이적으로 결합하여 이러한 나노입자들로부터 인슐린을 방출할 수 있고, 이러한 방출은 BG-매개 방식으로 자가-조절될 수 있다. 다른 나노재료 또는 나노입자들이 PLGA를 대신하여 또는 PLGA에 추가하여 사용될 수 있다. 다른 가능한 나노재료 또는 나노입자들은 중합체 재료 (예를 들면, 덱스트란 또는 히알루론산), 리포좀, 및/또는 무기 나노입자를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 포도당 전달체 결합 구조체는 포도당 전달체의 둘 이상의 경쟁적 억제제를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 각각의 포도당 전달체 경쟁적 억제제는 상이한 링커 분자에 의하여 인슐린 모이어티에 접합된다. 링커 분자는 포도당 모이어티를 인슐린 모이어티에 부착시키는 기능을 하는 임의의 천연 또는 합성 분자일 수 있다. 일부 예들에서, 링커 분자는 말레이미드 그룹, 또는 말레이미드-티올 부가생성물을 포함한다. 특정 예에서, 말레이미드 그룹은 포도당 분자에 부가되고, 티올 그룹은 인슐린 분자에 부가된다. 이어서 말레이미드-포도당과 티올화 인슐린이 반응하여 포도당-조절 인슐린 분자를 형성하고, 이 때 말레이미드-티올 부가생성물은 링커 분자로 작용한다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 링커 분자는 스페이서를 포함할 수 있다. 스페이서는 중합체 사슬, 가령, 폴리(에틸렌 글리콜) (PEG) 사슬 또는 임의의 다른 적합한 중합체의 사슬일 수 있다.
본 발명은 포도당 전달체의 경쟁적 억제제와 포도당 전달체 사이의 가역적 상호작용에 기반한 포도당-반응성 인슐린 전달을 위한 조성물을 포함한다. 이러한 결합은 가역적이고, 인슐린은 높은 포도당 조건하에서 RBC로부터 방출될 수 있다. 따라서, 본 발명은 포도당 전달체의 경쟁적 억제제가 포도당 전달체에 가역적으로 결합하여, 높은 포도당 조건에서 포도당 전달체의 경쟁적 억제제를 방출하도록 구성되어 있는 포도당 반응성 인슐린 시스템을 개시한다. 이러한 방출이 가능한 메커니즘은 유리 포도당과 GLUT의 경쟁적 상호작용으로 인한 포도당 전달체의 경쟁적 억제제-인슐린 (CIG-In)의 전위이다. 인간 RBC는 혈관에서 산소에 대한 자연 담체로서 100-120일의 수명을 가진다. 그러므로, 이러한 고유한 생체적합성 자연 담체들은 혈액에서의 약물 순환을 지속시킬 수 있다. 하기 예에서, CIG-In과 결합된 마우스 RBC (mRBC)의 정맥내 (i.v.) 주사는 화학적으로 유도된 제I형 마우스의 유리 인슐린과 비교하여 인슐린의 치료적 효과를 지속시켜 정상 범위에 속하는 혈당 수준 (BGL)을 유지하는 것으로 나타났다. 생체내 포도당-반응성 거동이 포도당 내성 테스트 전반에 걸쳐 관찰되었다. 대안적인 투여 전략은 1) RBC 막으로 코팅되고 포도당-조절 인슐린이 부하된 i.v. 주사가능한 중합체 나노입자 (대략 100 nm 직경) 및 2) 외인성으로 발현된 GLUT의 복합체 및 포도당 전달체 결합 구조체가 부하된 마이크로니들 (MN) 패치 플랫폼을 포함한다.
상기 언급한 바와 같이 포도당 전달체의 경쟁적 억제제는 포도당 전달체 결합 구조체에 가역적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 인슐린 모이어티는 포도당 전달체의 경쟁적 억제제에 가역적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 가역적 결합은 포도당과 하나 이상의 포도당 결합 모이어티 사이의 비-공유 결합에 의해 구현될 수 있다. 일부 구현예에서, 포도당 전달체 단백질은 비-공유 결합, 가령, 수용체-리간드 결합 상호작용을 통해 포도당 전달체의 경쟁적 억제제에 결합된다. 포도당 전달체의 비-제한적 예들은 GLUT 또는 SLC2A 패밀리의 모든 구성원들이며, GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT4, GLUT5, GLUT6, GLUT7, GLUT8, GLUT9, GLUT10, GLUT11, GLUT12, GLUT13, GLUT14, 및 SLC2A13을 포함한다.
포도당 전달체 결합 구조체는, 높은 포도당 조건에서 포도당-전달체로부터 포도당 전달체의 경쟁적 억제제가 전위되고 포도당 전달체의 경쟁적 억제제로부터 인슐린이 전위되도록 구성된다. 일부 구현예들에서, 포도당 전달체 결합 구조체는, 포도당 수준이 약 200 mg/dL에 도달하거나 이를 초과할 때 포도당 전달체로부터 포도당 전달체의 경쟁적 억제제가 전위되어 인슐린을 방출하도록 구성된다. 낮은 포도당 수준에서도 포도당 전달체의 경쟁적 억제제는 포도당 전달체로부터 또한 전위될 수 있는 것으로 이해되지만, 이는 훨씬 더 낮은 속도로 그러할 것이다. 그러므로, 일부 구현예들에서, 포도당 전달체의 경쟁적 억제제는 낮은 생리학적 포도당 환경, 예컨대, 0 내지 200 mg/dL의 포도당 농도에서 포도당 전달체에 우선적으로 결합한다. 바람직한 구현예들에서, 포도당 전달체의 경쟁적 억제제는 최소한 10, 20, 30, 40, 또는 50일 동안 이러한 낮은 포도당 조건에서 포도당 전달체에 안정하게 결합하도록 구성된다. 일부 구현예들에서, 이러한 동역학은 호르몬과 포도당-유도체들 사이의 링커 특성을 통해 조정될 수 있다.
포도당 전달체 결합 구조체는 높은 포도당 조건에서 포도당 전달체의 경쟁적 억제제를 방출하도록 구성된다. 이는, 예를 들면, 특정 역치 이상으로 혈당 수준이 상승할 때, 포도당 전달체의 경쟁적 억제제-인슐린의 일부의 방출을 용이하게 한다. 예를 들면, 높은 포도당 조건하에서, 포도당-조절 인슐린의 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 또는 95%를 비롯한, 포도당-조절 인슐린 분자의 10%-95%가 포도당-결합 구조체로부터 방출될 수 있다. 본원에서 사용되는, 높은 포도당 조건은 200 mg/dL 이상인 것으로 간주된다. 일부 구현예들에서, 높은 포도당 조건은 200 - 400 mg/dL이다. 다른 구현예들에서, 높은 포도당 조건은 300 - 400 mg/dL이다. 낮은 포도당 조건은 200 mg/dL 미만인 것으로 간주된다. 낮은 포도당 수준에서도 포도당 전달체의 경쟁적 억제제는 포도당 전달체로부터 또한 전위될 수 있는 것으로 이해되지만, 이는 훨씬 더 낮은 속도로 그러할 것이다. 그러므로, 일부 구현예들에서, 포도당 전달체의 경쟁적 억제제는 낮은 생리학적 포도당 환경, 예컨대, 0 내지 200 mg/dL의 포도당 농도에서 포도당 전달체에 우선적으로 결합한다. 바람직한 구현예들에서, 포도당 전달체의 경쟁적 억제제는 최소한 10, 20, 30, 40, 또는 50일 동안 이러한 낮은 포도당 조건에서 포도당 전달체에 안정하게 결합하도록 구성된다. 일부 구현예들에서, 이러한 동역학은 호르몬과 포도당-유도체들 사이의 링커 특성을 통해 조정될 수 있다.
일부 구현예에서, 낮은 포도당 조건하에서, 포도당 전달체 결합 구조체는 최소한 50일 동안 포도당 전달체에 결합하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 포도당 전달체 결합 구조체는 포도당 조건이 낮게 유지되는 경우 훨씬 더 긴 시기 동안 포도당 전달체에 결합할 수 있다. 예를 들면, 적혈구는 100-120일의 수명을 가진다. 적혈구에 의해 운반되는 포도당 전달체의 경쟁적 억제제-인슐린은 낮은 포도당 조건에서 세포 담체의 수명 기간 동안 결합된 상태를 유지할 수 있다.
또한 본 발명은 포도당 전달체의 경쟁적 억제제-인슐린 조성물을 사용하여 당뇨병을 치료하는 방법을 개시한다. 이러한 당뇨병 치료 방법은 먼저 조성물, 가령, 상기 설명한 임의의 조성물을 투여하는 것을 포함하며, 즉, 상기 당뇨병 치료 방법은 포도당 전달체 결합 구조체를 포함하는 조성물을 제공하는 것을 포함하며, 여기서 포도당 전달체의 경쟁적 억제제는 인슐린에 결합된다. 일부 구현예에서, 포도당-결합 구조체에 결합된 치료적 유효량의 포도당-조절 인슐린 분자는 당뇨병이 있거나 있는 것으로 추정되는 대상자에 투여된다. 일부 구현예에서, 포도당 전달체의 최소한 하나의 경쟁적 억제제에 접합된 인슐린 모이어티를 포함하는 치료적 유효량의 포도당 전달체 결합 구조체는 경진피 패치, 가령, 마이크로니들-어레이 패치를 통해 투여될 수 있다. 다른 양상들에서, 상기 조성물은 경구 투여될 수 있다.
포도당-반응성 인슐린 전달 제제에서 빠른 반응, 장기간 지속성 및 생체적합성의 조합을 입증하는 것은 어렵다. 본원에 기재된 포도당-조절 인슐린 전략들은 효과적인 접근법을 제시한다. 일부 예에서, 이들 전략은 맞춤형 세포 요법으로 확장될 수 있고, 및/또는 다른 질환을 치료하기 위한 다양한 치료제와 통합될 수 있으며, 장기간 지속적 방출 및 생리학적 신호-매개 조절되는 방출의 이점을 가진다.
실시예
이상적인 인슐린 제제는 치명적인 저혈당을 피하면서 BGL에 따라 인슐린을 방출하고 이를 면밀하게 조절할 수 있어야 한다. 그러므로, β세포의 기능을 모방하는 포도당-반응성 인슐린 제제가 당뇨병 치료에 바람직하다. 최근, 포도당 산화효소 (GOx), 페닐보론산 (PBA), 및 포도당-결합 단백질에 기반한 다양한 포도당 반응성 전달 시스템이 광범위하게 조사 및 연구되어 왔다. 그러나, 이들 방법은 불량한 생체적합성, 낮은 인슐린 부하 효율 및 함량, 지연된 반응 속도 및 복잡한 조작 과정을 포함하여 몇 가지 과제에 직면했다.
막의 GLUT는 세포외 기질로부터 세포 내부로의 포도당 전달을 촉진한다. 따라서 GLUT는 제2형 당뇨병 및 암 치료의 표적으로 연구되어 왔다. 포도당 전달체는 거의 모든 살아있는 세포들에 분포되어 에너지 공급을 유지한다. D-포도당을 포함하여, 사이토칼라신 B, 포스콜린 또는 플로레틴과 같은 다른 소분자는 GLUT의 기질이며 D-포도당 보다 현저히 높은 친화도를 가지는 것으로 밝혀졌으며 GLUT 및 세포 대사 연구에 광범위하게 사용되어 왔다. 가장 중요하고 흥미롭게도 GLUT에 대한 여러 억제제의 결합은 경쟁적인 방식으로 D-포도당에 의해 전위 가능함이 밝혀졌다.
본원에서, 살아있는 세포들을 인슐린 담체로서 현장에서 (in situ) 활용하는 새로운 전략이 개발되었다. 도 1에 도시된 바와 같이, 인슐린은 먼저 공유 결합을 통해 GLUT 억제제 (포스콜린 및 In2)에 접합되는데, 이는 생체내 및 현장에서 GLUT에 결합하는 능력을 인슐린에 부여할 수 있다. 또한, 수-불용성 억제제를 인슐린에 도입하면 pH 7.4에서 그 수용성을 크게 감소시킬 수 있다. 피하 주사 후, 인슐린 접합체는 피부 아래에 저장소를 형성하여, 인슐린 접합체를 혈액으로 서서히 방출할 수 있다. 이어서, 인슐린 접합체는 혈액 순환 중에 지방 세포, 근육 세포 및 혈액 세포를 포함한 살아있는 세포의 GLUT에 도달하며 결과적으로 인슐린 풀을 확립한다. 주목할 점은, 살아있는 세포상의 GLUT 풀은 또한 주사 후 초기 기간에 혈액에서 높은 수준의 인슐린을 완충시킬 수 있고, 인슐린의 저장소로서 작용하여 혈액의 인슐린 수준을 평탄하게 한다. 세포막에 대한 인슐린-접합체의 흡착은 정상혈당 상태하에서 간질액 및 혈액 내 인슐린 접합체와 동적 균형을 이룬다. 살아있는 세포막 상의 인슐린 접합체 결합은 상승된 포도당 수준으로부터의 경쟁적 결합으로 인해 고혈당 상태하에서 포도당-촉발 방식으로 방출될 수 있다.
GLUT 억제제를 GLUT에 접합시키기 위해, GLUT 억제제를 먼저 아미노기로 작용기화하여 인슐린에 대한 이들의 접합을 촉진시켰다 (도 2 및 3). 포스콜린에 있어서, 아미노 기 및 알킬 사슬의 도입은 GLUT에 대한 결합 친화도를 개선할 수 있다. 억제제 2 (In2)에 있어서, 아미노기는 주요 구조가 변화되지 않도록 유지하면서 마이클 부가 반응을 통해 도입되었다. 인슐린을 포스콜린 및 억제제 2에 접합시키기 위하여, 인슐린을 먼저 트라우트 시약과 반응시켜 티올기를 도입하였고 이를 억제제를 접합시키기 위해 직접 사용하였으며, 이는 또한 사전에 SMCC 가교제와 반응되었다. 수득된 접합체들, 인슐린-포스콜린 및 인슐린-In2는 pH 7.4에서 불용성이었으며 그 구조를 MALDI-TOF 질량 스펙트럼으로 확인하였다. 에리트로사이트 고스트를 포도당 전달체의 모델로 사용하여, 인슐린-F가 막에 결합할 수 있음이 밝혀졌다 (도 4). 또한, 이러한 결합은 기록된 포도당 전달체 억제제, 사이토칼라신 B, 및 포도당에 의해 억제될 수 있었으며 (도 5), 이는 결합이 GLUT 특이적임을 나타낸다.
인슐린 접합체들의 생체내 치료 효능을 STZ에 의해 유도된 제1형 당뇨병 마우스 모델에서 평가하였다. 당뇨병 마우스들을 인슐린 접합체 또는 고유 인슐린으로 치료한 4개 그룹으로 할당하였다. PBS는 대조로 사용되었다. 모든 치료 그룹의 BGL은 0.5시간 이내에 200mg/dL 미만으로 감소하였으며 이는 인슐린 접합체의 활성 유지를 나타낸다 (도 4). 더욱이, 인슐린 접합체로 치료된 마우스의 혈당 수준은 유리 인슐린과 관련된 3시간보다 훨씬 긴 10시간 이상 동안 정상 범위 (< 200mg/dL) 내에서 유지되었다. 또한, 인슐린 접합체로 치료된 마우스에서 무시할 수 있는 저혈당이 관찰되었다. 살아있는 세포에서 GLUT에 대한 인슐린 접합체의 결합은 혈중 인슐린 수준을 감소시킴에 도움을 주어 저혈당 발생 가능성이 적어지게 하였다. 살아있는 이미징을 이용하여 인슐린-F의 장기-지속 거동을 추가로 확인하였다 (도 6). 또한, 다수의 복강내 포도당 내성 테스트로 인슐린-F의 장기-지속 혈당-조절 능력을 추가로 확인하였다 (도 7). 고혈당으로부터 정상혈당으로의 이러한 빠른 혈당 수준 조절은 포도당 전달체로부터의 고혈당-촉발 인슐린-F 방출로 인한 것일 수 있다.
요약하면, GLUT의 억제제와의 피하 주사가능한 포도당-반응성 인슐린 접합체가 합성되었다. 또한, 이것은 pH 7.4에서 PBS에 불용성이었으며, 정상 포도당 수준하에서 기저 인슐린을 방출하였다. 피하 주사시, 인슐린 접합체는 피부 아래에서 저장소를 형성하고, 이는 혈액 및 전신 순환계로 인슐린을 지속적으로 방출한다. 살아있는 세포에서 GLUT는 정상혈당 하에서 인슐린 접합체를 포획하고 결합하여 초기 높은 수준의 인슐린을 완충시키고 저혈당을 무시할 수 있는 수준으로 만든다. 또한, 이러한 인슐린 풀은 고혈당 상태하에서 인슐린을 세포막으로부터 순환계로 방출하여 혈당 수준을 실시간으로 조절할 수 있다. 생체내 동물 실험은 이러한 인슐린 접합체가 BGL을 효율적으로 조절할 수 있음을 입증하였다.
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Claims (17)

  1. 포도당 반응성 인슐린 시스템으로서,
    a) 포도당 전달체의 최소한 하나의 경쟁적 억제제에 접합된 인슐린 모이어티를 포함하는 포도당 전달체 결합 구조체를 포함하고,
    b) 상기 포도당 전달체 결합 구조체는 포도당 전달체에 가역적으로 결합하도록 구성되고, 및
    c) 상기 포도당 전달체 결합 구조체는 높은 포도당 조건에서 인슐린의 일부를 방출하는, 포도당 반응성 인슐린 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 포도당 전달체의 경쟁적 억제제는 포스콜린 또는 억제제 2 (In2)를 포함하는, 조성물.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 경쟁적 억제제는 D-포도당 보다 포도당 전달체에 대해 더 큰 친화도를 가지는, 조성물.
  4. 청구항 1-3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포도당 전달체는 GLUT 단백질을 포함하는, 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 GLUT 단백질은 GLUT1 단백질인, 조성물.
  6. 청구항 1-5 중 어느 한 항에 있어서, 높은 포도당 조건은 200 mg/dL 이상인, 조성물.
  7. 청구항 1-6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포도당 전달체 결합 구조체는 낮은 포도당 조건에서 포도당 전달체에 결합하되, 상기 낮은 포도당 조건은 0 내지 최대 200 mg/dL인, 조성물.
  8. 청구항 1-7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포도당 전달체 결합 구조체는 생리학적 조건에서 용해성이 불량한, 조성물.
  9. 대상자의 포도당 수준을 조절하는 방법으로서,
    a) 치료적 유효량의 조성물을 당뇨병이 있는 대상자에 투여하는 단계를 포함하고;
    b) 상기 조성물은 포도당 전달체의 최소한 하나의 경쟁적 억제제에 접합된 인슐린 모이어티를 포함하는 포도당 전달체 결합 구조체를 포함하고,
    c) 상기 포도당 전달체 결합 구조체는 포도당 전달체에 가역적으로 결합하도록 구성되고, 및
    d) 상기 포도당-결합 구조체는 높은 포도당 조건에서 포도당-조절 인슐린의 일부를 방출하는 것인, 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 포도당 전달체는 적혈구에서 발현되는 것인, 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 적혈구는 인간의 것인, 방법.
  12. 청구항 9-11 중 어느 한 항에 있어서, 높은 포도당 조건은 200 mg/dL 이상인, 방법.
  13. 청구항 9-12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포도당 전달체 결합 구조체는 낮은 포도당 조건에서 포도당 전달체에 결합하고, 상기 낮은 포도당 조건은 0 내지 최대 200 mg/dL인, 방법.
  14. 청구항 9-13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 경진피 패치를 사용하여 대상자에 투여되는, 방법.
  15. 청구항 9-14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 마이크로니들-어레이 패치를 사용하여 대상자에 투여되는, 방법.
  16. 청구항 9-15 중 어느 한 항에 있어서, 대상자는 제I형 당뇨병이 있는, 방법.
  17. 청구항 9-15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대상자는 제II형 당뇨병이 있는, 방법.
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