WO2009087082A2 - Neue insulinderivate mit extrem verzögertem zeit- / wirkungsprofil - Google Patents

Neue insulinderivate mit extrem verzögertem zeit- / wirkungsprofil Download PDF

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Mark Sommerfeld
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    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10—Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C12N15/102—Mutagenizing nucleic acids

Definitions

  • the invention relates to novel insulin analogues with a basal time / activity profile, their preparation and use.
  • insulin analogues and "insulins” are used interchangeably herein.
  • the concept of intensified insulin therapy seeks to reduce the health risk by aiming for a stable control of blood sugar levels by early administration of basal insulin.
  • An ideal basal insulin will certainly work in every patient for at least 24 hours.
  • the effect of insulin is delayed and with the shortest possible time / effect profile, so that the risk of short-term hypoglycaemia is clearly minimized and the application can even take place without prior intake of food.
  • a good supply of basal insulin is given when the insulin effect as long as possible persists as long as possible, ie the
  • CONFIRMON COPY Body is supplied with a constant amount of insulin. This minimizes the risk of hypoglycemic events and minimizes patient and tag-specific variability.
  • the pharmacokinetic profile of an ideal basal insulin should therefore be characterized by a delayed onset of action and by a delayed, ie long-lasting and uniform effect.
  • pI isoelectric point
  • the B chain end consists of an amidated basic amino acid residue such as lysine or argininamide, i. in the amidated basic amino acid residue at the B chain end, the carboxyl group of the terminal amino acid is in its amidated form, and
  • the amino acid position A21 is occupied by a glycine residue, alanine residue, serine residue or threonine residue, and • not more than one amino acid residue of the group containing A5, A15, A18, B-1, BO, B1, B2, B3 and B4 is Asp or Glu.
  • FIG. 1 shows the hyopglycemic activity of the compound YKL202 and YKL203 according to the invention. The results achieved in the rat experiment are confirmed in the dog experiment. Again, a significantly prolonged duration of action against insulin glargine is observed.
  • Another object of the invention is an insulin analogue as described above, wherein an amino acid residue of the group containing A5, A15, A18, B-1, BO, B1, B2, B3 and B4 corresponds to Asp or Glu.
  • Another object of the invention is an insulin analogue as described above, wherein preferably A-1 Arg, AO Arg, A5 Glu, A15 Glu, A18 Asp, A8 His, A21 Gly, BO Glu, B3 Asp, B4 Glu, B30 Arg or B30 Lys corresponds.
  • Another object of the invention is an insulin analogue as described above, wherein this is selected from a group containing Arg (A-1), Arg (AO) 1 Glu (A5), His (A8), Gly (A21), Arg (B30 ) - NH 2 human insulin, Arg (A-1), Arg (AO), Glu (A5), His (A8), Gly (A21), Lys (B30) - NH 2 human insulin, Arg (A-1), Arg (AO), Glu (A15), His (A8), Gly (A21), Arg (B30) - NH 2 human insulin, Arg (A-1), Arg (AO) 1 Glu ( A15), His (A8), Gly (A21), Lys (B30) - NH 2 human insulin, Arg (A-1), Arg (AO), Asp (A18), His (A8), Gly (A21), Arg (B30) - NH 2 human insulin, Arg (A-1), Arg (AO), Asp (A
  • human insulin in the names of said insulin analogs, reference is made to the amino acid sequences of the A and B chains of Human insulin is taken and all deviations (additions, substitutions, deletions) thereof are given in a given name of an insulin analog.
  • Another object of the invention is a method for producing an insulin analogue as described above, wherein a precursor of the insulin analogue is prepared recombinantly, the precursor is enzymatically processed into two-chain insulin and a coupling with arginine amide is carried out in the presence of an enzyme having trypsin activity, and the insulin analog is isolated.
  • Another object of the invention is the use of an insulin analogue as described above, for the manufacture of a medicament for the treatment of diabetes mellitus, in particular diabetes mellitus type I or type II.
  • Another subject matter of the invention is a medicament containing an insulin analogue as described above and / or physiologically acceptable salts thereof.
  • Another object of the invention is a medicament containing an insulin analog as described above, which is used therapeutically for cartilage regeneration.
  • Another object of the invention is a medicament containing a
  • Insulin analogue as described above which is used therapeutically to promote beta cell regeneration.
  • a further subject of the invention is a formulation of the insulin analogue as described above, wherein the formulation is present in aqueous form containing the dissolved insulin analogue.
  • Another object of the invention is a formulation of the insulin analog as described above, wherein the formulation is in the form of powder, in particular in crystalline and / or amorphous form.
  • Another object of the invention is a formulation of the insulin analog as described above, wherein the formulation is in the form of a suspension.
  • Another object of the invention is a formulation of the insulin analogue as described above, wherein the formulation additionally contains a chemical chaperone.
  • Another object of the invention is a DNA coding for a precursor of an insulin analogue as described above.
  • Another object of the invention is a DNA coding for the A chain of an insulin analog as described above.
  • Another object of the invention is a DNA coding for the B-chain of an insulin analog as described above.
  • Another object of the invention is a vector containing a DNA as described above.
  • Another object of the invention is a host organism containing a DNA as described above or a vector as described above.
  • Another object of the invention is a recuperator than analogon, characterized in that the C-peptide carries at its N-terminus the amino acid residue arginine and its C-terminus is characterized by the form Arg Arg, Arg Lys or Lys Arg Arg.
  • Another object of the invention is a formulation as described above, in addition to a glucagon-like peptide-1 (GLP1) or an analog or derivative thereof, or exendin-3 or -4 or an analog or derivative thereof, preferably exendin -4 is included.
  • GLP1 glucagon-like peptide-1
  • exendin-3 or -4 or an analog or derivative thereof preferably exendin -4 is included.
  • a further subject of the invention is a formulation as described above in which an analogue of exendin-4 is selected from a group comprising H-desPro 36 -exendin-4-Lys 6 -NH 2 , H-des (Pro 36 37 ) - Exendin-4-Lys 4 -NH 2 and H-des (Pro 36 37 ) -exendin-4-Lys 5 -NH 2 , or a pharmacologically tolerable salt thereof.
  • Another object of the invention is a formulation as described above, wherein an analog of exendin-4 is selected from a group containing the Pro 36 [Asp 28 ] exendin-4 (1-39), the Pro 36 [isoSp 28 ] exendin-4 (1-39), Pro 36 [Met (O) 14 , Asp 28 ] Exendin-4 (1-39), Pro 36 [Met (O) 14 , IsoPs 28 ] Exendin-4 (1-39), Pro 36 [TrP (O 2 ) 25 , Asp 28 ] Exendin-2 (1-39), the Pro 36 P " rp (O 2 ) 25 , IsoAsp 28 ] Exendin-2 (1 -39), the Pro 36 [Met (O) 14 Trp (O 2 ) 25 , Asp 28 ] Exend in-4 (1-39) and des Pro 36 [Met (O) 14 Trp (O 2 ) 25 , Isosp 28 ] Exendin-4 (1-39), or in pharmacologically tolerable
  • Another object of the invention is a formulation as described in the previous paragraph, in which to the C-termini of the analogues of exendin-4, the peptide - Lys 6 -NH 2 is added.
  • Another object of the invention is a formulation as described above, wherein an analog of exendin-4 is selected from a group containing
  • Another object of the invention is a formulation as described above, in which in addition Arg 34 , Lys 26 (N ⁇ ( ⁇ -glutamyl (N ⁇ -hexadecanoyl))) GLP-1 (7-37) [liraglutide] or a pharmacologically tolerable Salt thereof is included.
  • the insulins according to the invention can be the subject of a pharmaceutical formulation which has an advantageous effect after administration. It is based on aqueous solutions. Accordingly, further components must be miscible. The risk of viral animal contamination is minimized by not containing components derived from animal sources. It is also advantageous to prevent microbial contamination by adding preservatives. By adding isotonic agents, a possible negative effect of the formulation on the physiology of the tissue cells at the site of application can be compensated. Stabilizing may affect the addition of protamine, so that one can be largely salt-free insulin preparation, if you add protamine to the formulation.
  • a phenolic component can lead to a stabilization of the structure of the insulin analog used and thus additionally effect, inter alia, the delay effect on onset of action.
  • Added to the formulation may also be substances which stabilize the spatial structure of the delay insulins according to the invention and lead to better thermal stability.
  • Such chemical chaperones may include, for example, short synthetic peptides, which may also contain amino acid analogs, or include, for example, peptide sequences derived from the insulin-derived C peptide.
  • the insulins according to the invention can be incorporated into nanoparticles. Also conceivable are so-called “slow-release” formulations in which the delaying insulin according to the invention is reversibly bound to polymeric carriers.
  • the insulins of the invention may parallel to fast-acting insulins such as Apidra ®, NovoRapid ®, Humalog ® or in development situated insulin derivatives or formulations with appropriate time - / action profile or inhalable insulin or nasally or orally administered insulin, which are in development, are administered. It is clear to the person skilled in the art that correspondingly formulated mixtures of fast-acting and inventive delay insulin can be used for this purpose.
  • the insulin analogs according to the invention can be used in pharmaceutical preparations which contain peptides which are described by activity comparable to GLP-1 (glucagon-like peptide-1) or exendin-4 or exendin-3.
  • peptides examples include GLP-1 (7-37), Exenatide (Byetta ®) or peptides, their production in the patent applications WO 2006/058620, WO 2001/04156, WO 2004/005342 and WO 98/08871 described, represents Particularly advantageous are formulations which contain a depot formulation of these peptides.
  • Particularly advantageous in the initial phase of the Typll Diabetes Disease are forms of therapy which, in parallel with the administration of the pharmaceuticals according to the invention, provide for increasing the insulin action, for example metformin.
  • Combination therapies with dipeptidyl peptidase-4 inhibitors, which increase the level of incretins, are like combinations with sulfonylureas containing the Increase insulin secretion in the pancreas, also possible.
  • the delay insulins according to the invention can be used particularly advantageously if the regeneration of beta cells from corresponding stem cells is initiated by the application of differentiation factors. All of these applications are exemplary for the therapy of diabetes called and also subject of the invention. Another object of the invention is thus the use of the insulins according to the invention in combination with other active ingredients for the treatment of diabetes, in particular diabetes type I or type II diabetes.
  • a further subject of the invention is also a use of the insulins according to the invention in regeneration processes involving the skeleton, e.g. cartilage regeneration.
  • it is important to use controlled the mitogenic potential of insulins, without causing a strong metabolic reaction.
  • Another object of the invention is a pharmaceutical composition containing an analog according to the invention, which is in particular an aqueous formulation or a powder.
  • the drug is a pharmaceutical preparation, which is preferably a solution or suspension for injection purposes; it is characterized by a content of at least one insulin analog according to the invention, and / or at least one of its physiologically acceptable salts in dissolved, amorphous and / or crystalline - preferably in dissolved form.
  • the preparation preferably has a pH between about 2.5 and 8.5, more preferably between about 4.0 and 8.5, contains a suitable isotonizing agent, a suitable preservative and optionally a suitable buffer, and preferably also a certain zinc - ion concentration, in sterile aqueous solution.
  • Suitable isotonizing agents are, for example, glycerol, glucose, mannitol, NaCl, calcium or magnesium compounds such as CaCl 2 etc.
  • Suitable preservatives are e.g. Phenol, m-cresol, benzyl alcohol and / or p-hydroxybenzoic acid ester.
  • buffer substances in particular for the adjustment of a pH value between approximately 4.0 and 8.5, e.g. Sodium acetate, sodium citrate, sodium phosphate, etc. can be used. Otherwise, physiologically acceptable dilute acids (typically HCl) or alkalis (typically NaOH) are also suitable for adjusting the pH.
  • physiologically acceptable dilute acids typically HCl
  • alkalis typically NaOH
  • the preparation has a zinc content, it is preferred to be from 1 ⁇ g / ml to 2 mg / ml, in particular from 1 ⁇ g / ml to 200 ⁇ g zinc / ml.
  • the action profile of the insulin analogues according to the invention can be surprisingly well influenced by the addition of zinc. This allows preparations which differ in terms of total duration of action, the rate of onset of action and the profile of the action curve, thus allowing an individual adjustment of the patient.
  • Unmodified insulin preferably bovine, porcine or human insulin, in particular human insulin, or insulin analogs and derivatives thereof can also be admixed for the purpose of varying the active substance profile of the preparation according to the invention.
  • one or more exendin-4 derivatives or peptides characterized by GLP-1 (glucagon like peptide-1) -like activity can be mixed.
  • Such drugs (preparations) are also the subject of the invention.
  • Preferred drug concentrations are those corresponding to about 1-1500, more preferably about 5-1000 and especially about 40-400 international units / ml.
  • the insulin analogs according to the invention are first prepared biotechnologically as a precursor which does not yet comprise the amide. It is well known to those skilled in the art that there are a variety of ways to make insulins.
  • the host cell systems used are bacteria, yeasts and higher plants or plant cells to be cultivated by fermentation. if the
  • host organisms can be selected from the plant kingdom of organisms of the first division Schizophyta containing Schizomycetes, bacteria or blue-green algae, organisms of the second division Phycophyta V. class Chlorophyceae, organisms of the second division Phycophyta VII. Class Rhodophyceae, organisms of the 3rd division Mycophyta , Organisms of the 5th division Bryophyta and organisms of the 7th division Spermatophyta.
  • European Patent Application EP-A 1 222 207 describes a plasmid pINT358d which codes for a pre-proinsulin comprising an altered C-peptide.
  • PCR polymerase chain reaction
  • Corresponding fusion proteins do not necessarily have to be produced intracellularly. It is clear to the person skilled in the art that such proteins can also be produced by bacterial expression with subsequent secretion into the periplasm and / or into the culture supernatant.
  • European Patent Application EP-A 1 364 029 describes this by way of example.
  • the proinsulin Precursors which lead to the analogs according to the invention are likewise provided by the invention.
  • the proinsulins produced in this way can in principle be converted into an insulin analogue precursor which comprises lysine or arginine in position AO and carries lysine or arginine at the C-terminal end of the B chain.
  • a positively charged amino acid can be semisynthetically added to the N-terminus of the A chain if lysine or arginine is not already present.
  • proinsulins according to the invention are present after intracellular expression
  • the described fusion protein allows direct folding after denaturation by means of urea or guanidinium hydrochloride, folding intermediates are also the subject of the invention.
  • Another object of the invention is a method for producing the insulin analogs according to the invention, wherein a precursor of the insulin analog recombinant produced and enzymatically converted to a 2 - chain insulin precursor N-terminal to amino acid 1 of the A chain arginine or lysine carries and am C-terminal end of the B chain has a lysine or arginine, which is converted with arginine amide or lysine amide in the presence of an enzyme having trypsin activity in the amide and thus in the delay insulin according to the invention and highly purified by a biochemical purification process.
  • Proteins which differ by substitution of at least one naturally occurring amino acid residue with other amino acid residues and / or addition and / or removal of at least one amino acid residue from the corresponding otherwise identical naturally occurring protein are referred to as "analogs" of proteins the added and / or replaced amino acid residues are also those that are not naturally occurring.
  • Proteins obtained by chemically modifying certain amino acid residues of parent proteins are referred to as "derivatives" of proteins
  • the chemical modification may be, for example, the addition of one or more particular chemical groups to one or more amino acids.
  • Fig. 1 Hypoglycemic effect of insulin analogues of the invention in rats
  • Fig. 2 Hypoglycemic effect of insulin glargine in rats
  • Example 1 Preparation of vector derivative plNT3580 encoding GIy (A21) -insulin and a modified C-peptide carrying Arg Arg / C chain boundary.
  • European Patent Application EP-A 1 222 207 describes the plasmids pINT358d, pINT91d and the primer sequence Tir. DNA of these products is used in the construction of plasmid pINT3580.
  • the plasmid plNT358d is characterized by a gene sequence which codes for a modified C-peptide with special properties. Three primer sequences are synthesized: pint3580_glya21 rev
  • this primer is used to introduce into position 21 of the A chain of the plNT358d-encoded proinsulin sequence glycine (in bold, underlined) instead of asparagine.
  • This primer serves to introduce arginine instead of lysine at the insulin A / B chain boundary.
  • the codon for the arginine to be introduced is bold in both primers.
  • a PCR is carried out with the primer pairs Tir / arg cjunc rev and arg cjuncf / pint3580_glya21rev in accordance with the European patent application EP-A 1 222 207. Aliquots of the products of both reactions are combined and used together with the primer pair Tir / pint3580_glya21 rev in a third PCR.
  • the product of this reaction is purified by gel electrophoretic separation of the reaction mixture and digested with the restriction enzymes Sah / Nco1 according to the manufacturer in one and the same reaction, the reaction mixture gelelektrophoretisch separated and isolated the proinsulin sequence encoding DNA fragment. The fragment is then inserted via a DNA ligase reaction in the Nco1 / Sah opened plNT91d vector DNA.
  • Competent E. coli bacterial cells are transformed with the ligation mixture.
  • the transformation mixture is added to selection plates containing 25 mg / 1 ampicillin included, plated.
  • Plasmid DNA is isolated from colonies and characterized by DNA sequence analysis. Proper plasmids are named plNT3580.
  • the construction is carried out as described in Example 1 via 3 polymerase chain reactions.
  • the product of the third reaction is inserted into the Nco1 / Sali opened plNT91d vector DNA after Nco1 / Saw digestion.
  • the primers Tir and pint3580_glya21rev are used. Two more primers are synthesized:
  • PCR1 is DNA of plasmid pINT3580.
  • PCR1 is performed with the primer pair Tir / pint3580_Ha8rev and PCR2 with the primer pair pint3580_Ha8f / pint3580_glya21rev.
  • PCR3 is used with the primer pair Tir / pint3580_glya21rev.
  • Template is a mixture of the reaction products of PCR1 and PCR2.
  • Proper plasmids are named plNT3581.
  • the encoded by the plasmid pre - proinsulin precursor for the compound YKL202, as Arg (Ao), His (A8), Gly (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH 2 - human insulin is characterized and after amidation with arginine amide arises.
  • the encoded by the plasmid pre - proinsulin precursor for the compound YKL202b, as Arg (Ao), His (A8), Gly (A21), Arg (B31), Lys (B32) - NH 2 - human insulin is characterized and after amidation with lysinamide arises.
  • Example 3 Construction of the plasmid pINT3582 encoding His (A8), Glu (A5), Gly (A21) preproinsulin
  • the construction is carried out as described in Example 1 and 2 via 3 polymerase chain reactions.
  • the product of the third reaction is inserted after Nco1 / SaM cleavage into the Nco1 / SaM opened plNT91d vector DNA.
  • the primers Tir and pint3580_glya21rev are used. Two more primers are synthesized:
  • the pre-proinsulin encoded by the plasmid is precursor for the compound YKL202-1, which is Arg (AO), Glu (A5), His (A8), Gly (A21), Arg (B31), Arg (B32) -NH 2 - human insulin is characterized and which arises after amidation with arginine amide.
  • the pre-proinsulin encoded by the plasmid is a precursor for the compound YKL202-1b, which is in the form of Arg (AO), Glu (A5), His (A8), Gly (A21), Arg (B31), Lys (B32) - NH 2 - human insulin is characterized and which arises after amidation with lysinamide.
  • Example 2 The construction is carried out deviating from Example 1 via only one polymerase chain reaction.
  • the product of this reaction is inserted after Nco1 / SaM cleavage into the Nco1 / SaM opened plNT91d vector DNA.
  • the primer Tir is used.
  • Another primer is synthesized:
  • Template is DNA of plasmid pINT3581. Proper plasmids are named plNT3583.
  • the pre-proinsulin encoded by the plasmid is a precursor for the compound YKL202, which is in the form of Arg (AO), Asp (A18), His (A8), Gly (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH 2 - Human insulin is characterized and which arises after amidation with arginine amide.
  • the pre-proinsulin encoded by the plasmid is precursor for the compound YKL202-2b, which is Arg (AO), Asp (A18), His (A8), Gly (A21), Arg (B31), Lys (B32) -NH 2 - human insulin is characterized and which arises after amidation with lysinamide.
  • Example 5 Construction of the plasmid pINT3585 encoding His (A8), Glu (A15), Gly (A21) preproinsulin The construction is carried out deviating from Example 1 via only one polymerase chain reaction. The product of this reaction is inserted after Nco1 / Sali digestion into the Nco1 / SaM opened plNT91d vector DNA. The primer Tir is used. Another primer is synthesized:
  • the pre-proinsulin encoded by the plasmid is precursor to the compound
  • YKL202-3 as Arg (Ao), Glu (A15), His (A8), Gly (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH 2 - human insulin is characterized, and which results after amidation with argininamide.
  • the pre-proinsulin encoded by the plasmid is precursor to the compound
  • YKL202-3b which is characterized as Arg (AO), Glu (A15), His (A8), Gly (A21), Arg (B31), Lys (B32) - NH 2 - human insulin and which is formed after amidation with lysinamide.
  • the construction is carried out as described in Example 1 and 2 via 3 polymerase chain reactions.
  • the product of the third reaction is inserted into the Nco1 / SaM opened plNT91d vector DNA after Nco1 / Saw digestion.
  • the primers Tir and pint3580_glya21 rev are used. Two more primers are synthesized:
  • the pre-proinsulin encoded by the plasmid is precursor for the compound YKL202-4, which is Arg (AO), His (A8), Gly (A21), Asp (B3), Arg (B31), Arg (B32) -NH 2 - human insulin is characterized and which arises after amidation with arginine amide.
  • the pre-proinsulin encoded by the plasmid is precursor for the compound YKL202-4b, which is Arg (AO), His (A8), Gly (A21), Asp (B3), Arg (B31), Lys (B32) -NH 2 - human insulin is characterized and which arises after amidation with lysinamide.
  • Example 7 Construction of the plasmid pINT3593 coding for His (A8), Gly (A21), Glu (B4) preproinsulin
  • the construction is carried out as described in Example 1 and 2 via 3 polymerase chain reactions.
  • the product of the third reaction is inserted after Nco1 / Sal1 digestion into the Nco1 / Sah opened plNT91d vector DNA.
  • the primers Tir and pint3580_glya21 rev are used. Two more primers are synthesized:
  • the pre-proinsulin encoded by the plasmid is precursor for the compound YKL202-5, which is Arg (AO) 1 His (A8), Gly (A21), Glu (B4), Arg (B31), Arg (B32) NH 2 - human insulin is characterized and which arises after amidation with arginine amide.
  • the pre-proinsulin encoded by the plasmid is precursor to the compound
  • YKL202-5b which is characterized as Arg (AO), His (A8), Gly (A21), Glu (B4), Arg (B31), Lys (B32) - NH 2 - human insulin and which is formed after amidation with lysinamide.
  • Example 8 Construction of the plasmid pINT3597 encoding His (A8), Gly (A21), Glu (BO) prepro insulin
  • the construction takes place via 2 polymerase chain reactions.
  • the primer pint3580_glya21 rev is used. Two more primers are synthesized:
  • Pint3581_Eb0f2 contains an Ncol recognition sequence. This is underlined. The codon coding for glutamic acid in position 0 at the beginning B chain is highlighted in bold.
  • Template for PCR1 is DNA of the plasmid plNT3581.
  • PCR1 is performed with the primer pair pint3581_Eb-1f2 / pint3580_glya21 rev.
  • Template for PCR2 is the product of PCR1.
  • PCR2 is performed with the primer pair pint3581_Eb-1f2 / pint3580_glya21rev.
  • the product from PCR2 outlines the complete preproinsulin sequence.
  • the product of the second reaction is inserted after Nco1 / Sali digestion into the Nco1 / Sali opened plNT91d vector DNA. Proper plasmids are named plNT3597.
  • the pre-proinsulin encoded by the plasmid is precursor for the compound YKL202-6, which is Arg (AO), His (A8), Gly (A21), Glu (BO), Arg (B31), Arg (B32) -NH 2 - human insulin is characterized and which arises after amidation with arginine amide.
  • the pre-proinsulin encoded by the plasmid is precursor for the compound YKL202-6b, which is Arg (AO), His (A8), Gly (A21), Glu (BO), Arg (B31), Lys (B32) -NH 2 - human insulin is characterized and which arises after amidation with lysinamide.
  • Example 9 Construction of plasmid pINT3700 encoding His (A8), Gly (A21), Lys (BO) - preproinsulin
  • the construction serves to introduce the codon for lysine at the boundary between the presequence and start of the B chain instead of the codon for arginine.
  • the construction takes place via two polymerase chain reactions.
  • the primer pint3580_glya21rev is used. Two more primers are synthesized.
  • PCR1 DNA of the plasmid plNT3581.
  • PCR1 is performed with the primer pair pint3581_Eb-1f2 / pint3580_glya21 rev.
  • Template for PCR2 is the product of PCR1.
  • PCR2 is performed with the primer pair pint3581_Eb-1f2 / pint3580_glya21 rev.
  • the product from PCR2 covers the complete preproinsulin sequence.
  • the product of the second reaction is inserted after Nco1 / SaM cleavage into the Nco1 / Sali opened plNT91d vector DNA.
  • Proper plasmids are named plNT3700.
  • the pre-proinsulin encoded by the plasmid is precursor for the compound Arg (AO), His (A8), Gly (A21), Arg (B30) - NH 2 - human insulin.
  • the intermediate Arg (AO), His (A8), Gly (A21), Thr (B30) human insulin is first prepared by reaction with trypsin and lysyl endopeptidase C, which is then purified by amidation with arginine amide to the desired compound YKL202-7, which is characterized as Arg (AO), His (A8), Gly (A21), Arg (B30) - NH 2 - human insulin.
  • the pre-proinsulin encoded by the plasmid is precursor for the compound YKL202-7b, which is characterized as Arg (AO), His (A8), Gly (A21), Lys (B30) - NH 2 - human insulin and which after amidation with Lysinamide arises.
  • Example 10 Construction of the plasmid pINT3701 coding for Gly (A21) Lys (BO) preproinsulin
  • the construction serves to introduce the codon for lysine at the boundary between the presequence and start of the B chain instead of the codon for arginine.
  • the plasmid plNT3701 which is characterized as the original plasmid plNT358d in that the boundary between C-peptide and A-chain through the Amino acid sequence Lys-Arg is formed
  • Example 11 Construction of the plasmid pINT3702 coding for His (A8), Gly (A21), Lys (BO) preproinsulin with the C peptide according to Example 10
  • the pre-proinsulin encoded by the plasmid is precursor for the compound Arg (AO), His (A8), Gly (A21), Arg (B30) - NH 2 -human insulin.
  • the intermediate Arg (AO), His (A8), Gly (A21), Thr (B30) - human insulin is first prepared by reaction only with lysyl endopeptidase C, which is then added via amidation with arginine amide the desired compound YKL202-8 which is characterized as Arg (AO), His (A8), Gly (A21), Arg (B30) - NH 2 - human insulin
  • the pre-proinsulin encoded by the plasmid is precursor for the compound YKL202-8b, which is characterized as Arg (AO), His (A8), Gly (A21), Lys (B30) - NH 2 - human insulin and which after amidation with Lysinamide develops.
  • Example 12 Preparation of the Vector Derivative plNT3703, which for His (A8), Gly (A21), Lys (BO) - preproinsulin and a modified C-peptide, which at the C / A chain boundary the tri-peptide Lys-Arg-Arg carries, encodes.
  • DNA of the plasmid pNT3702 is used as template, as well as the primers pint3580_glya21rev and Tir. Two primer sequences are synthesized.
  • This primer serves to introduce arginine at the insulin A / B chain boundary.
  • the codon for the arginine to be introduced is bold in both primers.
  • Competent E. coli bacterial cells are transformed with the ligation mixture.
  • the transformation mixture is plated on selection plates containing 25 mg / 1 ampicillin. Plasmid DNA is isolated from colonies and analyzed by DNA Sequence analysis characterized. Proper plasmids are named plNT3702.
  • the pre-proinsulin encoded by the plasmid is precursor for the compound Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), Gly (A21), Arg (B30) - NH 2 - human insulin.
  • the intermediate Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), Gly (A21), Thr (B30) human insulin is first prepared by reaction with lysyl endopeptidase C, which is then converted via amidation with arginine amide to the desired compound.
  • Aspartic acid or glutamic acid in the corresponding positions of the A or B chain can introduce.
  • These proinsulins are precursors to the compounds
  • Example 13 Preparation of vector derivative plNT3704 encoding His (A8), Gly (A21), Lys (BO) - preproinsulin
  • This example describes the preparation of the vector derivative plNT3704, which codes for His (A8), Gly (A21), Lys (BO) - preproinsulin and a modified C-peptide, which at the C / A chain boundary the tri-peptide Lys-Arg -Arg carries and in which the amino acid glycine, which occurs in human insulin in position A21, is deleted.
  • the pre-proinsulin encoded by the plasmid is precursor for the compound Arg (AO), Arg (A1), His (A8), Gly (A21), Arg (B30) - NH 2 - human insulin.
  • the intermediate Arg (AO), Arg (A1), His (A8), Gly (A21), Thr (B30) human insulin is first prepared by reaction with lysyl endopeptidase C, which is subsequently is converted to the desired compound via amidation with arginine amide.
  • the pre-proinsulin encoded by the plasmid is precursor for the compound Arg (AO), Arg (A1), His (A8), Gly (A21), Lys (B30) - NH 2 - human insulin, which is formed after amidation with lysinamide.
  • Example 12 it is possible to introduce negatively charged amino acids into the preproinsulin sequence.
  • Example 13 it is also possible to prepare from the plasmid pINT3702 a plamide which codes for a proinsulin sequence which allows the preparation of insulin derivatives which carry an arginine as N-terminal amino acid in position A of the A chain.
  • Example 16 Processing of Proinsulins from Examples 2-8 Using Trypsin
  • Example 17 Processing of Proinsulins from Examples 9-13 by Endoproteinase Lys-C
  • Endoprotease Lys-C from Achromobacter lyticus is commercially available (Merck / Calbiochem).
  • the reaction is slightly modified as described by Jekel, PA et al. [Anal. Biochem. 134, 347-354, (1983)]. It is adjusted to a pH of 9.5 and the reaction temperature is 3O 0 C.
  • a standard reaction is performed as follows: 100 mg Arg (AO), Gly (A21), Arg (B31) insulin analog are dissolved in 0.95 ml arginine amide solution (446 g / L), 0.13 mL M Na acetate buffer (pH 5.8) and 2 ml of DMF were added. The reaction mixture is cooled to 12 ° C and started by adding 0.094 ml of trypsin (0.075 mg, Roche Diagnostics). After 8 h, the reaction is stopped by addition of TFA to pH 2.5 and analyzed by HPLC. It forms> 60%.
  • Arg (AO), Gly (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH 2 - insulin analog After addition of trypsin inhibitor the purification of amidated analogue in analogy to US 5,656,722.
  • the corresponding lysinamide compound is prepared analogously. However, it is based on an aqueous lysinamide stock solution containing dissolved 366g / L lysinamide.
  • Example 19 Semisynthetic Preparation of Lys (A-1), Arg (AO), His (A8), Gly (A21), Arg (B30) Insulin Amide
  • a Boc-Lys (Boc) - NHS ester is prepared by adding 0.3 mM Boc-Lys (Boc) -OH, 0.4 mM N-hydroxysuccinimide (NHS) and 0.4 mM dicyclohexylcarbodiimide (DCC) in dichloromethane Mix for 40 minutes.
  • the reaction mixture is concentrated to dryness in a rotary vacuum evaporator.
  • the mixture is then taken up in 5 ml of methanol and added to the dissolved starting insulin.
  • the reaction is stirred at room temperature for at least 60, but for a maximum of 120 minutes.
  • the reaction is stopped by adding 200 ⁇ l of TFA.
  • the mass of the reaction products is characterized by LC-MS mass spectroscopy to provide evidence that monoacylated product consisting of three components is present.
  • the components are separated by HPLC. In this process, diacylated and triacylated by-products are separated off. The fractions of the HPLC separation are analyzed by mass spectroscopy. The 3 fractions, each containing a monoacylated product, are subjected to an amino acid sequence analysis, the interpretation of which permits the identification of the HPLC fraction containing the desired compound, from which the Boc protecting groups are subsequently removed by hydrolysis. After another HPLC purification, the desired product is tested for its biological properties.
  • Example 20 Preparation of the plasmid pINT358_ha8 which codes for His (A8), Gly (A21) proinsulin.
  • the encoded by the plasmid proinsulin serves as a precursor for the compound of form His (A8), Gly (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH 2 - human insulin.
  • the processing of the preproinsulin into His (A8), Gly (A21), Arg (B31) as an intermediate before amidation is carried out as described in WO91 / 03550. This involves using conventional trypsin.
  • a solution of the compounds was prepared as follows: The insulin derivative according to the invention was incubated with a target concentration of 240 ⁇ 5 ⁇ M in 1 mM hydrochloric acid with 80 ⁇ g / ml zinc (as Zinc chloride). For this purpose, of the freeze-dried material was first weighed about 30% higher amount than required due to the molecular weight and the desired concentration. Thereafter, the present concentration was determined by means of analytical HPLC and the solution was then filled to the required volume to achieve the target concentration with 5 mM hydrochloric acid with 80 ug / mL zinc.
  • Example 22 Preparation of His (A8), Gly (A21), Arg (B31) Human Insulin by Yeast Expression
  • EP-A 1 364 032 describes the expression and secretion of a fusion port of hirudin and minipro insulin by yeast. As a particularly advantageous
  • Example 4 of said patent application describes the construction of a plasmid which allows the preparation of the fusion protein in P. pastoris and whose DNA serves as a template for the preparation of a miniproinsulin whose amino acid sequence in the A chain in the positions A8, A15, A18 and A21 is characterized by the amino acids histidine (A8), glutamic acid (A15), aspartic acid (A18) and glycine (A21).
  • the primer pichia H ifl is used. Re-synthesized and purified after synthesis are the following primers:
  • reaction products of reactions 1 and 2 are reacted as templates with the primers pichia H ifi / pichia_G21rev.
  • the reaction product of this reaction is purified by gel electrophoresis.
  • the DNA fragment which covers the fusion product is used in analogy to Example 4 in the described vector pPICZ ⁇ A.
  • the result is the plasmid pPIC_ins202.
  • the expression of the plasmid-encoded fusion protein takes place.
  • the coupling of arginine amide is now carried out as described for arginine (B31).
  • the result is the compound His (A8), Gly (A21), Arg (B31), Arg (B32) -NH 2 -insulin (YKL203), which represents a novel delay insulin according to Example 20 and is tested in the rat.
  • connection can also as an intermediate for preparation of the compound Arg (AO) 1 His (A8), Gly (A21), Arg (B31) Arg (B32) - NH 2 - insulin on the basis of Kohn et al. [Peptides 28 (2007) 935-948].
  • a Boc-Arg-NHS ester is prepared by mixing 0.3 mM Boc-Arg-OH, 0.4 mM N-hydroxysuccinimide (NHS) and 0.4 mM dicyclohexylcarbodiimide (DCC) in dichloromethane for 40 minutes.
  • Reaction mixture is concentrated to dryness in a rotary vacuum evaporator.
  • the mixture is then taken up in 5 ml of methanol and added to the dissolved starting insulin.
  • the reaction is stirred at room temperature for at least 60, but not more than 120 minutes.
  • the reaction is carried out by adding 200 ⁇ l of TFA stopped.
  • the mass of the reaction products is mass-spectroscopically characterized by LC-MS to provide evidence that monoacylated product consisting of three components is present.
  • the components are separated by HPLC. In this process, diacylated and triacylated by-products are separated off. The fractions of the HPLC separation are analyzed by mass spectroscopy.
  • the three fractions, each containing monoacylated product, are subjected to an amino acid sequence analysis, the interpretation of which allows the identification of the HPLC fraction containing the desired compound, from which the Boc protective groups are subsequently removed by gentle hydrolysis. After another HPLC purification, the desired product is tested for its biological properties.
  • Example 23 Evaluation of the hypoglycemic effect of novel insulin analogues in the rat
  • the hypoglycemic effect of selected new insulin analogues is tested in male, healthy, normoglycemic Wistar rats.
  • Male rats are injected subcutaneously with a dose of 9 nmol / kg of an insulin analogue.
  • blood samples are taken from the animals and the blood sugar content is determined therein.
  • the experiment clearly shows (compare Fig. 1) that the insulin analog according to the invention leads to a significantly delayed onset of action and a longer, uniform duration of action.
  • Example 24 Evaluation of the hypoglycemic effect of new insulin analogues in the dog
  • hypoglycemic effect of selected new insulin analogues is tested in male, healthy, normoglycemic beagle dogs.
  • Male animals are injected subcutaneously with a dose of 6 nmol / kg of an insulin analogue.
  • blood samples are given to the animals taken and determines the blood sugar content.
  • the experiment clearly shows that the insulin analog according to the invention leads to a markedly delayed, shallow onset of action and a longer, uniform duration of action.

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Abstract

Die Erfindung betrifft neue Insulinanaloga mit basalem Zeit- / Wirkungsprofil, die durch Addition und/oder Substitution negativ und positiv geladener Aminosäurereste, sowie einer Amidierung der C-terminalen Carboxygruppe der B-Kette und Histidin in Position 8 der Insulin A-Kette charakterisiert sind, ihre Herstellung und Verwendung.

Description

Neue Insulinderivate mit extrem verzögertem Zeit- / Wirkungsprofil
Die Erfindung betrifft neue Insulinanaloga mit basalem Zeit- / Wirkungsprofil, ihre Herstellung und Verwendung.
Über die letzten Jahre hat die Zahl der Erkrankungen an Diabetes in einem geradezu epidemischen Ausmaß zugenommen. Aufgrund der Erkrankung kann es zu einer gravierenden Verkürzung der Lebenserwartung kommen. Menschen mit Diabetes müssen ihrem Körper oft Insulin von außen zuführen. Es ist sinnvoll, die Behandlung mit Insulin zu optimieren. Mittlerweile gibt es unterschiedliche Insuline mit spezifischen pharmakologischen Eigenschaften zur Behandlung. Praktischerweise werden die unterschiedlichen Insuline nach ihrer Wirkdauer unterschieden in kurzwirksame Insuline, schnellwirkende Insuline, langwirksame Insuline und Mischinsuline. Synonym verwendete Bezeichnungen für langwirksame Insuline sind Verzögerungsinsulin, Depotinsulin oder auch Basalinsulin. Die Wirkstoffe vieler dieser Insulinpräparate sind sogenannte Insulinanaloga, die vom humanen Insulin abgeleitet worden sind durch Substitution, Deletion und / oder Addition einer oder mehrerer Aminosäuren. Die Begriffe „Insulinanaloga" und „Insuline" werden hier synonym verwendet.
Das Konzept der intensivierten Insulintherapie versucht das Gesundheitsrisiko abzumindern, indem eine stabile Kontrolle des Blutzuckerspiegels durch frühe Gabe von Basalinsulinen angestrebt wird. Ein Beispiel für ein gängiges Basalinsulin ist das Medikament Lantus® (Wirkstoff: Insulin Glargin = GIy (A21), Arg (B31), Arg (B32) Humaninsulin). Generell gilt es, bei der Entwicklung neuer, verbesserter Basalinsuline die Zahl hypoglykämischer Ereignisse zu minimieren. Ein ideales Basalinsulin wirkt dabei sicher in jedem Patienten mindestens 24 Stunden. Idealerweise setzt die Insulinwirkung verzögert und mit einem möglichst flachen Zeit- / Wirkungsprofil ein, so dass die Gefahr einer kurzfristigen Unterzuckerung deutlich minimiert ist und die Applikation sogar ohne vorherige Einnahme von Nahrungsmitteln erfolgen kann. Eine gute Versorgung mit Basalinsulin ist dann gegeben, wenn die Insulinwirkung möglichst lange gleichbleibend anhält, d.h. der
CONFIRMAΠON COPY Körper mit einer konstanten Menge Insulin versorgt wird. Damit ist die Gefahr hypoglykämischer Ereignisse gering und eine patienten- und tagesspezifische Variabilität minimiert. Das pharmakokinetische Profil eines idealen Basalinsulins sollte also durch einen verzögerten Wirkeintritt und durch eine verzögerte, d.h. lang anhaltende und gleichmäßige Wirkung gekennzeichnet sein.
Jedoch zeigt - trotz der bereits erreichten therapeutischen Vorteile - keines der bisher beschriebenen Verzögerungsinsuline die pharmakokinetischen Eigenschaften eines idealen Basalinsulins . Wünschens-wert sind Insuline, die ein solch flaches und lang andauerndes Zeit- /Wirkungsprofil haben, dass die Gefahr hypoglykämischer Ereignisse und der tagesabhängigen Varianz im Patienten weiter minimiert ist und die Wirkdauer weiter verzögert ist, so dass unter Umständen nicht mehr täglich Insulin verabreicht werden muss. Dies würde eine vereinfachte Behandlung von Diabetikern ermöglichen, insbesondere von älteren und pflegebedürftigen Diabetikern, die sich Insulin nicht mehr selber injizieren können und wäre somit auch von großem volkswirtschaftlichem Nutzen. In der frühen Phase des Diabetes Typ 2 wären solche Basalinsuline zudem nützlich. Kliniker berichten, dass die bei vielen Menschen vorhandene Phobie vor Spritzen sie davor zurückschrecken lässt, rechtzeitig mit der Insulintherapie zu beginnen. Als Konsequenz ergibt sich eine schlechte Blutzuckereinstellung, die diabetische Spätfolgen nach sich zieht. Ein Basalinsulin, das die Anzahl der durch Spritzen erfolgten Insulingaben vermindert, könnte bewirken, dass Patienten leichter die Insulintherapie annehmen.
Kohn et al. (Peptides 28 (2007) 935-948) beschreiben, dass man die Optimierung der Pharmakodynamik von Insulin dadurch erreichen kann, dass man Insulinanaloga herstellt , deren isoelektrischer Punkt (pl) durch Addition von Lysin oder Arginin an das B- Kettenende oder den N-Terminus der A und B- Kette in Richtung des alkalischen Bereichs verschoben ist, verglichen mit dem isoelektrischen Punkt von Humaninsulin (pl = 5,6), so dass die Löslichkeit unter physiologischen Bedingungen verringert ist und sich ein verlängertes Zeit- / Wirkungsprofil ergibt. Verbindung 18 aus Kohn et al. (Arg (AO), GIy (A21), Arg (B31), Arg (B32) Humaninsulin (pl experimentell bestimmt = 7,3; pl berechnet = 7,58) wird dabei als beste Verbindung im Sinne des Konzeptes dargestellt. Das hauptsächliche Ziel bei der Gestaltung neuer Insulinanaloga sehen Kohn et al. daher in der Addition von positiv geladenen Aminosäuren zur Aminosäuresequenz von Humaninsulin zwecks Erhöhung des isoelektrischen Punktes von pl = 5,6 in den neutralen Bereich.
Es wurde nun aber überraschend gefunden, dass solche Insulinanaloga zu dem beschriebenen wünschenswerten basalen Zeit- / Wirkungsprofil führen, die durch die Merkmale charakterisiert sind, dass
• das B- Kettenende aus einem amidierten basischen Aminosäurerest wie Lysin bzw. Argininamid besteht, d.h. bei dem amidierten basischen Aminosäurerest am B- Kettenende liegt die Carboxylgruppe der endständigen Aminosäure in ihrer amidierten Form vor, und
• die Aminosäureposition A8 durch einen Histidinrest besetzt wird, und
• die Aminosäureposition A21 durch einen Glycinrest, Alaninrest, Serinrest oder Threoninrest besetzt wird, und • nicht mehr als ein Aminosäurerest der Gruppe enthaltend A5, A15, A18, B-1 , BO, B1 , B2, B3 und B4 Asp oder GIu entspricht.
Überraschenderweise haben gerade die beschriebenen Insulinanaloga die gewünschten vorteilhaften dem Ideal nahe kommenden Zeit - / Wirkungsprofile, d.h. einen verzögerten flachem Wirkeintritt und eine längere Wirkdauer auf. Damit wird die Gefahr von hypoglykämischen Ereignissen deutlich minimiert. Die Verzögerung ist so deutlich, dass sich der Effekt überraschend sogar in Modellversuchen an Ratten nachweisen lässt. Im Gegensatz dazu ist die verzögerte Wirkung von Insulin Glargin, wie Figur 2 zeigt, in der Ratte nicht eindeutig zu beobachten. In Figur 1 ist die hyopglykämische Wirkung der erfindungsgemäßen Verbindung YKL202 und YKL203 dargestellt. Die im Rattenversuch erzielten Ergebnisse werden im Hundeversuch bestätigt. Auch hier wird eine deutlich verlängerte Wirkdauer gegenüber Insulin Glargin beobachtet. Damit sind neue Basalinsuline bereitgestellt worden, die deutlich weniger häufig appliziert werden müssen. Neben diesen beschriebenen pharmakokinetischen Vorteilen weisen die erfindungsgemäßen Analoga gegenüber Insulin Glargin bessere Eigenschaften in pharmakokinetischer Hinsicht auf. Zudem zeigen die beanspruchten Insuline auch in physikalisch - chemischer Hinsicht Vorteile. Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass Insulinanaloga der Formel
1 5 1 10 I 15 20
A-I A0 A1 I V E A5 C C H S I C S L Y A15 L E A18 Y C A21
. SEQ ID NO: 1 A-Kette
Figure imgf000005_0001
I I B-I BO Bl V B3 B4 H L C G S H L V E A L Y L V C G E R G F F Y 1 5 10 15 20 25
T P B29 B30 B31 B32 SEQ ID NO: 2 B-Kette
30 wobei
A-1 Lys, Arg oder einer Aminogruppe;
AO Lys, Arg oder einer chemischen Bindung;
A1 Arg oder GIy;
A5 Asp, GIu oder GIn;
A15 Asp, GIu oder GIn;
A18 Asp, GIu oder Asn;
A21 AIa, Ser, Thr oder GIy;
B-1 Asp, GIu oder eine Aminogruppe;
BO Asp, GIu oder eine chemische Bindung; B1 Asp, GIu, Phe oder eine chemische Bindung; B3 Asp, GIu oder Asn;
B4 Asp, GIu oder GIn;
B29 Arg, Lys oder einer Aminosäure ausgewählt aus einer Gruppe enthaltend die Aminosäuren Phe, AIa, Thr, Ser, VaI, Leu, GIu oder Asp, oder einer chemischen Bindung;
B30 Thr oder einer chemischen Bindung;
B31 Arg, Lys oder einer chemischen Bindung;
B32 Arg-Amid oder Lys-Amid
entspricht, wobei nicht mehr als ein Aminosäurerest der Gruppe enthaltend A5, A15, A18, B-1 , BO, B1, B2, B3 und B4 Asp oder GIu entspricht, das gewünschte pharmakologische Profil, d.h. einen verzögerten Wirkeintritt und durch eine länger anhaltende und gleichmäßige Wirkung, haben. Diese Insulinanaloga sind daher Gegenstand der Erfindung.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Insulinanalogon wie oben beschrieben, wobei ein Aminosäurerest der Gruppe enthaltend A5, A15, A18, B-1 , BO, B1 , B2, B3 und B4 Asp oder GIu entspricht.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Insulinanalogon wie oben beschrieben, wobei bevorzugt A-1 Arg, AO Arg, A5 GIu, A15 GIu, A18 Asp, A8 His, A21 GIy, BO GIu, B3 Asp, B4 GIu, B30 Arg oder B30 Lys entspricht.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Insulinanalogon wie oben beschrieben, wobei dieses ausgewählt wird aus einer Gruppe enthaltend Arg (A-1), Arg (AO)1 GIu (A5), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), GIu (A5), His (A8), GIy (A21), Lys (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), GIu (A15), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO)1 GIu (A15), His (A8), GIy (A21), Lys (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), Asp (A18), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), Asp (A18), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), GIy (A21), GIu (BO), Arg (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), GIy (A21), GIu (BO), Lys (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Asp (B3), Arg (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Asp (B3), Lys (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), GIy (A21), GIu (B4), Arg (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), GIy (A21), GIu (B4), Lys (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), GIu (A5), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), GIu (A5), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), Asp (A18), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), Asp (A18), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), GIu (A15), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), GIu (A15), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Asp (B3), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Asp (B3), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), His (A8), GIy (A21), GIu (B4), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), His (A8), GIy (A21), GIu (B4), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), His (A8), GIy (A21), GIu (BO), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), His (A8), GIy (A21), GIu (BO), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Lys (B30) - NH2 - Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - NH2 - Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Lys (B30) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), Arg (A1), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), Arg (A1), His (A8), GIy (A21), Lys (B30) - NH2 - Humaninsulin, His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin.
Durch die Angabe des Begriffs "Humaninsulin" in den Bezeichnungen der genannten Insulinanaloga wird Bezug auf die Aminosäuresequenzen der A- und B-Kette von Humaninsulin genommen und alle Abweichungen (Additionen, Substitutionen, Deletionen) davon sind in einer gegebenen Bezeichnung eines Insulinanalogons angegeben.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Insulinanalogons wie oben beschrieben, wobei ein Vorläufer des Insulinanalogs rekombinant hergestellt wird, der Vorläufer enzmatisch zu zwei -kettigem Insulin prozessiert wird und eine Kupplung mit Argininamid in Gegenwart eines Enzyms mit Trypsinaktivität durchgeführt wird, und das Insulinanalogon isoliert wird.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines Insulinanalogons wie oben beschrieben, zur Herstellung eines Medikaments zur Behandlung von Diabetes Mellitus., insbesondere von Diabetes MellitusTyp I oder Typ II. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Arzneimittel enthaltend ein Insulinanalogon wie oben beschrieben und/oder physiologisch verträgliche Salze davon.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Arzneimittel enthaltend ein Insulinanalog wie oben beschrieben, das therapeutisch zur Knorpelregeneration eingesetzt wird. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Arzneimittel enthaltend ein
Insulinanalog wie oben beschrieben, das therapeutisch zur Unterstützung der beta - Zellregeneration eingesetzt wird.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Formulierung des Insulinanalogons wie oben beschrieben, wobei die Formulierung in wässriger Form enthaltend das gelöste Insulinanalogon vorliegt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Formulierung des Insulinanalogons wie oben beschrieben, wobei die Formulierung in Form von Pulver vorliegt, insbesondere in kristalliner und/oder amorpher Form.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Formulierung des Insulinanalogons wie oben beschrieben, wobei die Formulierung in Form einer Suspension vorliegt. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Formulierung des lnsulinanalogons wie oben beschrieben, wobei die Formulierung zusätzlich ein chemisches Chaperon enthält.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine DNA kodierend für einen Vorläufer eines lnsulinanalogons wie oben beschrieben.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine DNA kodierend für die A-Kette eines lnsulinanalogons wie oben beschrieben.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine DNA kodierend für die B-Kette eines lnsulinanalogons wie oben beschrieben.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Vektor enthaltend eine DNA wie oben beschrieben.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Wirtsorganismus enthaltend eine DNA wie oben beschrieben oder einen Vektor wie oben beschrieben.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Präproinsulinanalogon, dadurch gekennzeichnet, dass das C-Peptid an seinem N-Terminus den Aminosäurerest Arginin trägt und sein C-Terminus durch die Form Arg Arg, Arg Lys oder Lys Arg Arg gekennzeichnet ist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Formulierung wie oben beschrieben, bei der noch zusätzlich ein Glucagon-Like Peptide-1 (GLP1) oder ein Analogon oder Derivat davon, oder Exendin-3 bzw. -4 oder ein Analogon oder Derivat davon, vorzugsweise Exendin-4 enthalten ist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Formulierung wie oben beschrieben, bei dem ein Analogon von Exendin-4 ausgewählt wird aus einer Gruppe enthaltend H-desPro36-Exendin-4-Lys6-NH2, H-des(Pro36 37)-Exendin-4-Lys4-NH2 und H-des(Pro36 37)-Exendin-4-Lys5-NH2, oder ein pharmakologisch tolerierbares Salz davon.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Formulierung wie oben beschrieben, bei dem ein Analogon von Exendin-4 ausgewählt wird aus einer Gruppe enthaltend desPro36 [Asp28]Exendin-4 (1-39), desPro36 [lsoAsp28]Exendin-4 (1-39), desPro36 [Met(O)14, Asp28]Exendin-4 (1-39), desPro36 [Met(O)14, lsoAsp28]Exendin-4 (1-39), desPro36 [TrP(O2)25, Asp28]Exendin-2 (1-39), desPro36 P"rp(O2)25, lsoAsp28]Exendin-2 (1 -39), desPro36 [Met(O)14Trp(O2)25, Asp28] Exend in-4 (1-39) und desPro36 [Met(O)14Trp(O2)25, lsoAsp28]Exendin-4 (1-39), oder ein pharmakologisch tolerierbares Salz davon.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Formulierung wie im vorigen Absatz beschrieben, bei denen an die C-Termini der Analoga von Exendin-4 das Peptid - Lys6-NH2 angefügt ist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Formulierung wie oben beschrieben, bei dem ein Analogon von Exendin-4 ausgewählt wird aus einer Gruppe enthaltend
H-(LyS)6- des Pro36 [Asp28]Exendin-4(1-39)-Lys6-NH2 des Asp28Pro36, Pro37, Pro38 Exendin-4(1-39) -NH2,
H-(LyS)6- des Pro36, Pro37, Pro38 [Asp28]Exendin-4(1-39) -NH2,
H-Asn-(Glu)5 des Pro36, Pro37, Pro38 [Asp28]Exendin-4(1-39) -NH2, des Pro36, Pro37, Pro38 [Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2,
H-(LyS)6- des Pro36, Pro37, Pro38 [Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2,
H-Asn-(Glu)5- des Pro36, Pro37, Pro38 [Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2,
H-(LyS)6- des Pro36 [Trp(O2)25, Asp28]Exendin-4(1-39)-Lys6-NH2, H- des Asp28 Pro36, Pro37, Pro38 [Trp(O2)25]Exendin-4(1-39) -NH2,
H-(LyS)6- des Pro36, Pro37, Pro38 [Trp(O2)25, Asp28]Exendin-4(1-39) -NH2, H-Asn-(Glu)5- des Pro36, Pro37, Pro38 |Trp(O2)25, Asp28]Exendin-4(1-39) -NH2, des Pro36, Pro37, Pro38 [Tφ(O2)25, Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2) H-(LyS)6- des Pro36, Pro37, Pro38 [Trp(O2)25, Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2) H-ASn-(GIu)5- des Pro36, Pro37, Pro38 [Trp(O2)25, Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2, H-(LyS)6- des Pro36 [Met(O)14, Asp28]Exendin-4(1-39)-Lys6-NH2> des Met(O)14 Asp28 Pro 36, Pro37, Pro38 Exendin^(1-39) -NH2, H-(LyS)6- des Pro36, Pro 37, Pro38 [Met(O)14, Asp28]Exendin-4(1-39) -NH2, H-Asn-(Glu)5- des Pro36, Pro37, Pro38 [Met(O)14, Asp28] Exendin-4(1-39) -NH2, des Pro36, Pro37, Pro38 [Met(O)14, Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2) H-(LyS)6- des Pro36, Pro37, Pro38 [Met(O)14, Asp28]Exendin-4(1-39)-Lys6-NH2, H-Asn-(Glu)5 des Pro36, Pro37, Pro38 [Met(O)14, Asp28] Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2,
H-(LyS)6- des Pro36 [Met(O)14, Trp(O2)25, Asp28]Exendin-4(1 -39)-Lys6-NH2, des Asp28 Pro36, Pro37, Pro38 [Met(O)14, Trp(O2)25]Exendin-4(1-39) -NH2, H-(LyS)6- des Pro36' Pro37, Pro38 [Met(O)14, Trp(O2)25, Asp28] Exend in-4( 1-39) -NH2, H-Asn-(Glu)5- des Pro36, Pro37, Pro38 [Met(O)14, Asp28] Exendin-4(1-39) -NH2, des Pro36, Pro37, Pro38 [Met(O)14, Trp(O2)25, Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2> H-(LyS)6- des Pro36- Pro37, Pro38 [Met(O)14, Tφ(O2)25, Asp28] Exend in-4(1 -39)-(Lys)6- NH2,
H-Asn-(Glu)5- des Pro36, Pro37, Pro38 [Met(O)14, Trp(O2)25, Asp28] Exendin-4(1-39)- (LyS)6-NH2, oder ein pharmakologisch tolerierbares Salz davon.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Formulierung wie oben beschrieben, bei dem zusätzlich Arg34, Lys26 (Nε(γ-glutamyl(Nα-hexadecanoyl))) GLP-1 (7-37) [liraglutide] oder ein pharmakologisch tolerierbares Salz davon enthalten ist.
Dem Fachmann ist dabei klar, dass die erfindungsgemäßen Insuline Gegenstand einer pharmazeutischen Formulierung sein können, die nach Applikation vorteilhaft wirkt. Dabei geht man von wässrigen Lösungen aus. Entsprechend müssen weitere Komponenten mischbar sein. Die Gefahr viraler tierischer Kontamination wird dadurch minimiert, dass die Zubereitung keine Komponenten enthalten sollte, die aus tierischen Quellen stammen. Es ist weiterhin vorteilhaft, durch Zusatz von Konservierungsmitteln eine mikrobielle Verunreinigung zu verhindern. Durch den Zusatz isotoner Agentien kann eine mögliche negative Auswirkung der Formulierung auf die Physiologie der Gewebezellen an der Applikationsstelle kompensiert werden. Stabilisierend kann sich der Zusatz von Protamin auswirken, so dass man weitgehend salzfreien Insulinzubereitung gelangen kann, wenn man der Formulierung Protamin zufügt. Der Zusatz von einer phenolischen Komponente kann zu einer Stabilisierung der Struktur des verwendeten Insulinanalogons führen und so unter anderem den Verzögerungseffekt beim Wirkungseintritt zusätzlich bewirken. Der Formulierung zugesetzt können auch Substanzen sein, die die Raumstruktur der erfindungsgemäßen Verzögerungs-insuline stabilisieren und zu besserer thermischen Stabilität führen. Solche chemischen Chaperone können z.B. kurze synthetische Peptide, die auch Aminosäureanaloga enthalten können oder z.B. vom C-Peptid des Insulin abgeleitete Peptidsequenzen umfassen.
Zur Entwicklung von Depotformen können die erfindungsgemäßen Insuline in Nanopartikel eingebunden werden. Denkbar sind auch sogenannte „Slow release" Formuierungen, bei denen das erfindungsgemäße Verzögerungsinsulin reversibel an polymere Träger gebunden vorliegt.
Die erfindungsgemäßen Insuline können parallel zu schnellwirksamen Insulinen wie Apidra®, NovoRapid®, Humalog ® oder sich in Entwicklung befindlichen Insulinderivaten oder Formulierungen mit entsprechendem Zeit - / Aktionsprofil oder inhalierbarem Insulin oder nasal oder oral applizierten Insulinen, die sich in Entwicklung befinden, verabreicht werden. Dabei ist es dem Fachmann klar, dass dazu auch entsprechend formulierte Mischungen aus schnell wirksamen und erfindungsgemäßem Verzögerungsinsulin verwendet werden können. Weiterhin können die erfindungsgemäßen Insuinanaloga in pharmazeutischen Zubereitungen verwendet werden, die Peptide, die durch eine dem GLP-1 (Glucagon like Peptide-1) oder dem Exendin-4 bzw. Exendin-3 vergleichbare Aktivität beschrieben sind, enthalten. Beispiele für solche Peptide stellen GLP-1 (7-37), Exenatide (Byetta®) oder Peptide, deren Herstellung in den Patentanmeldungen WO 2006/058620, WO 2001/04156, WO 2004/005342 und WO 98/08871 beschrieben ist, dar. Besonders vorteilhaft sind dabei Formulierungen, die eine Depotformulierung dieser Peptide enthalten. Vorteilhaft besonders in der Anfangsphase der Typll Diabetes Erkrankung sind Therapieformen, die parallel zu Verabreichung der erfindungsgemäßen Pharmazeutika vorsehen, die die Insulinwirkung erhöhen, wie z.B. Metformin. Kombinationstherapien mit Dipeptidyl Peptidase-4 Inhibitoren, die den Spiegel an Inkretinen erhöhen, sind wie Kombinationen mit Sulfonylharnstoffen, die die Insulinausschüttung im Pankreas erhöhen, ebenfalls möglich. Besonders vorteilhaft können die erfindungsgemäßen Verzögerungsinsuline dann eingesetzt werden, wenn durch Applikation von Differenzierungsfaktoren, die Regeneration von Betazellen aus entsprechenden Stammzellen eingeleitet wird. All diese Anwendungen sind beispielhaft für die Therapie des Diabetes genannt und ebenfalls Gegenstand der Erfindung. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist somit die Verwendung der erfindungsgemäßen Insuline in Kombination mit anderen Wirkstoffen zur Behandlung von Diabetes, insbesondere Diabetes Typ I oder Typ Il Diabetes.
Weiterer Erfindungsgegenstand ist auch eine Verwendung der erfindungsgemäßen Insuline bei Regenerationspozessen, die das Skelett, wie z.B. die Knorpelregeneration, betreffen. Bei dieser Verwendung kommt es darauf an, kontrolliert das mitogene Potential von Insulinen zu nutzen, ohne dabei eine starke metabolische Reaktion hervorzurufen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Arzneimittel, das ein erfindungsgemäßes Analogon enthält, welches insbesondere eine wässrige Formulierung oder ein Pulver darstellt.
Das Arzneimittel ist eine pharmazeutische Zubereitung, die vorzugsweise eine Lösung oder Suspension zu Injektionszwecken ist; sie ist gekennzeichnet durch einen Gehalt an mindestens einem erfindungsgemäßen Insulinanalog, und/oder mindestens einem von deren physiologisch verträglichen Salzen in gelöster, amorpher und/oder kristalliner - vorzugsweise in gelöster - Form.
Die Zubereitung weist vorzugsweise einen pH-Wert zwischen etwa 2,5 und 8,5, insbesondere zwischen etwa 4,0 und 8,5 auf, enthält ein geeignetes Isotonisierungsmittel, ein geeignetes Konservierungsmittel und gegebenenfalls einen geeigneten Puffer, sowie vorzugsweise auch eine bestimmte Zink - lonenkonzentration, in steriler wässriger Lösung. Die Gesamtheit der Zubereitungsbestandteile außer dem Wirkstoff bildet den Zubereitungs-Träger. Geeignete Isotonisierungsmittel sind z.B. Glycerin, Glukose, Mannit, NaCI, Calcium- oder Magnesium-Verbindungen wie CaCI2 etc. Durch die Wahl des Isotonisierungsmittels und/oder Konservierungsstoffes beeinflusst man die Löslichkeit der erfindungsgemäßen Insuline bzw. deren physiologisch verträgliche Salze bei schwach sauren pH-Werten.
Geeignete Konservierungsmittel sind z.B. Phenol, m-Cresol, Benzylalkohol und/oder p-Hydroxybenzoesäureester.
Als Puffersubstanzen, insbesondere zur Einstellung eines pH-Wertes zwischen etwa 4,0 und 8,5 können z.B. Natriumacetat, Natriumeitrat, Natriumphosphat etc. verwendet werden. Ansonsten sind zur Einstellung des pH-Wertes auch physiologisch unbedenkliche verdünnte Säuren (typischerweise HCl) bzw. Laugen (typischerweise NaOH) geeignet.
Wenn die Zubereitung einen Zinkgehalt besitzt, ist ein solcher von 1 μg/ml bis 2 mg/ml, insbesondere von 1 μg/ml bis 200 μg Zink/ml bevorzugt. Über den Zusatz von Zink lässt sich das Wirkprofil der erfindungsgemäßen Insulinanaloga überraschend gut beeinflussen Dies erlaubt Zubereitungen, die sich in Bezug auf Gesamtwirkungsdauer, die Geschwindigkeit des Wirkungseintritts und das Profil der Wirkungskurve unterscheiden herzustellen, die so eine individuelle Einstellung des Patienten erlauben.
Zwecks Variation des Wirkstoffprofils der erfindungsgemäßen Zubereitung kann auch unmodifiziertes Insulin, vorzugsweise Rinder-, Schweine- oder Human-Insulin, insbesondere Humaninsulin, oder Insulinanaloga und Derivate davon zugemischt werden. Ebenfalls können ein oder mehrere Exendin-4 Derivate oder Peptide, die durch eine dem GLP-1 (Glucagon like peptide-1) vergleichbare Aktivität charakterisiert sind, zugemischt werden. Solche Arzneimittel (Zubereitungen) sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
Bevorzugte Wirkstoffkonzentrationen sind solche entsprechend etwa 1 - 1500, weiter bevorzugt etwa 5 - 1000 und insbesondere etwa 40 - 400 internationale Einheiten/ml. Die erfindungsgemäßen Insulinanaloga werden zunächst als Vorstufe, die noch nicht das Amid umfasst, biotechnologisch hergestellt. Dem Fachmann ist geläufig, das es eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Herstellung von Insulinen gibt. Als Wirtszellsysteme finden dabei Bakterien, Hefen und höhere Pflanzen bzw. fermentativ zu kultivierende Pflanzenzellen Verwendung. Falls die
Kostenbetrachtung es erlaubt sind auch Expressionssysteme, die tierische Zellen als Wirtssystem nutzen, denkbar. Voraussetzung dafür ist aber eine sichere Freiheit von tierischen Viren. Somit ist klar, dass die beispielhaft beschriebenen Expressionssysteme nur einen kleinen Ausschnitt der für die rekombinante Herstellung von Proteinen entwickelten Wirts/Vektorsysteme darstellen. In der Anmeldung werden z.B. biotechnologische Verfahren, die Hefe- oder Pflanzensysteme wie Moose, Algen oder höhere Pflanzen wie Tabak, Erbse, Distel, Gerste, Mais oder Raps zur Grundlage haben nicht beschrieben. Dennoch sind Wirts/Vektor Systeme sowie kodierende DNA - Sequenzen, die die Herstellung der Zielpeptide in entsprechenden biotechnologischen Expressionssystemen erlauben, ebenfalls Bestandteil der Erfindung. Wirtsorganismen können also insbesondere ausgewählt werden aus dem Pflanzenreich aus Organismen der ersten Abteilung Schizophyta enthaltend Schizomycetes, Bakterien oder Blaualgen , Organismen der 2. Abteilung Phycophyta V. Klasse Chlorophyceae, Organismen der 2. Abteilung Phycophyta VII. Klasse Rhodophyceae, Organismen der 3. Abteilung Mycophyta, Organismen der 5. Abteilung Bryophyta und Organismen der 7. Abteilung Spermatophyta.
In der Europäischen Patentanmeldung EP-A 1 222 207 ist ein Plasmid plNT358d beschrieben, das für ein Prä - Proinsulin codiert, welches ein verändertes C-Peptid umfasst. Mit Hilfe der Polymerase Kettenreaktion (PCR) ist es nun möglich, gezielt die das Proinsulin kodierende Sequenz so zu verändern, dass Prä - Proinsuline exprimiert werden können, die als Vorstufen für die erfindungsgemäßen Insuline dienen können. Entsprechende Fusionsproteine müssen nicht notwendigerweise intrazellulär hergestellt werden. Es ist dem Fachmann klar, dass solche Proteine auch durch bakterielle Expression mit anschließender Sekretion in das Periplasma und/oder in den Kulturüberstand hergestellt werden können. Die Europäische Patentanmeldung EP-A 1 364 029 beschreibt dies beispielhaft. Die Proinsulin- Vorstufen, die zu den erfindungsgemäßen Analoga führen, sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
Die so hergestellten Proinsuline können prinzipiell zu einer Insulinanalogavorstufe umgewandelt werden, die in Position AO Lysin oder Arginin umfasst und am C- terminalen Ende der B - Kette Lysin oder Arginin trägt. Alternativ kann eine positiv geladene Aminosäure semisynthetisch an den N-Terminus der A-Kette addiert werden, wenn Lysin oder Arginin nicht ohnehin schon vorliegen.
Liegen die erfindungsgemäßen Proinsuline nach intrazellulärer Expression in
Bakterien als Einschlusskörper oder löslich vor, müssen diese Vorstufen durch in vitro Faltung in die richtige Konformation gefaltet werden, bevor die Prozessierung und biochemische Modifikation vorgenommen werden kann. Dabei erlaubt das beschriebene Fusionsprotein eine direkte Faltung nach Denaturierung mittels Harnstoff oder Guanidinium Hydrochlorid, Faltungsintermediate sind dabei ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
Zur Anreicherung der einzelnen Zwischenstufen finden biochemische Methoden insbesondere Trennverfahren Verwendung, deren zugrunde liegenden Prinzipien publiziert und sogar Gegenstand von Lehrbüchern sind. Dem Fachmann ist klar, dass solche Prinzipien in Folge kombiniert werden können und so zu Verfahren führen können, die in ihre Abfolge vorher nicht publiziert wurden. Verfahren, die zur Reinigung der erfindungsgemäßen Analoga führen sind somit ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Insulinanaloga, wobei ein Vorläufer des Insulinanalogons rekombinant hergestellt und enzymatisch zu einer 2 - kettigen Insulinvorstufe umgewandelt wird, die N-terminal zu Aminosäure 1 der A- Kette Arginin bzw. Lysin trägt und am C-terminalen Ende der B-Kette einen Lysin oder Argininrest aufweist, der mit Argininamid oder Lysinamid in Gegenwart eines Enzyms mit Trypsinaktivität in das Amid und somit in das erfindungsgemäße Verzögerungsinsulin überführt und über ein biochemischer Reinigungsverfahren hochrein dargestellt wird. Proteine, welche sich durch Substitution wenigstens eines natürlich auftretenden Aminosäurerestes mit anderen Aminosäureresten und/oder Addition und/oder Entfernen wenigstens eines Aminosäurerestes von dem entsprechenden, ansonsten gleichen natürlich vorkommenden Protein unterscheiden, werden als .Analoga" von Proteinen bezeichnet. Dabei kann es sich bei den hinzugefügten und / oder ersetzten Aminosäureresten auch um solche handeln, die nicht natürlich vorkommen.
Proteine, welche durch chemische Modifizierung bestimmter Aminosäurereste von Ausgangsproteinen erhalten werden, bezeichnet man als „Derivate" von Proteinen. Die chemische Modifikation kann z.B. in der Addition einer oder mehrerer bestimmter chemischer Gruppen an eine oder mehrere Aminosäuren bestehen.
Figurenlegende:
Fig. 1 : Blutzuckersenkende Wirkung von erfindungsgemäßen Insulinanaloga in Ratten
Fig. 2: Blutzuckersenkende Wirkung von Insulin Glargin in Ratten
Die folgenden Beispiele sollen den Erfindungsgedanken illustrieren, ohne dabei beschränkend zu wirken.
Beispiel 1 : Herstellung des Vektorderivates plNT3580, das für GIy (A21) - Insulin und ein modifiziertes C-Peptid, das an der C/A- Kettengrenze Arg Arg trägt, kodiert.
Die Europäische Patentanmeldung EP-A 1 222 207 beschreibt die Plasmide plNT358d, plNT91d und die Primer - Sequenz Tir. DNA dieser Produkte findet Verwendung in der Konstruktion des Plasmides plNT3580. Das Plasmid plNT358d ist dabei durch eine Gensequenz charakterisiert, die für ein modifiziertes C-Peptid mit besonderen Eigenschaften kodiert. Drei Primersequenzen werden synthetisiert: pint3580_glya21 rev
5'- CAAAGGTCGACTATTAGCCGCAGTAGTTCTCCAGCTGG-S' (SEQ ID NO: 3)
Dieser Primer dient nach Aufarbeitung dazu in Position 21 der A-Kette der von plNT358d kodierten Proinsulinsequenz Glycin (fett gedruckt, unterstrichen) anstelle von Asparagin einzuführen.
arg cjuncf
δ'-GTCCCTGCAGCGTCGCGGCATCGTGGAGCAG-S' (SEQ ID NO: 4)
Dieser Primer dient, wie der Primer arg_cjunc_rev, zur Einführung von Arginin anstelle von Lysin an der Insulin A-/ B- Kettengrenze.
arg_cjunc_rev
5'- CCACGATGCC GCGACGCTGC AGGGACCCCT CCAGCG-3' (SEQ ID NO: 5)
Das Codon für das einzuführende Arginin ist in beiden Primern fett gedruckt. Mit DNA des Plasmides plNT358d als Matrize wird mit den Primerpaaren Tir / arg cjunc rev und arg cjuncf / pint3580_glya21rev entsprechend der Europäischen Patentanmeldung EP-A 1 222 207 je eine PCR durchgeführt. Aliquots der Produkte beider Reaktionen werden kombiniert und zusammen mit dem Primerpaar Tir / pint3580_glya21 rev in einer dritten PCR eingesetzt. Das Produkt dieser Reaktion wird nach gelektrophoretischer Auftrennung des Reaktionsgemisches gereinigt und mit den Restriktionsenzymen Sah / Nco1 nach Angaben des Herstellers in ein und derselben Reaktion verdaut, das Reaktionsgemisch gelelektrophoretisch aufgetrennt und das die Proinsulinsequenz kodierende DNA - Fragment isoliert. Das Fragment wird anschließend über eine DNA- Ligasereaktion in die Nco1 / Sah geöffnete plNT91d Vektor DNA insertiert.
Mit dem Ligationsgemisch werden kompetente E. coli Bakterienzellen transformiert. Das Transformationsgemisch wird auf Selektionsplatten, die 25 mg/ 1 Ampicillin enthalten, ausplattiert. Plasmid DNA wird von Kolonien isoliert und mittels DNA - Sequenzanalyse charakterisiert. Richtige Plasmide erhalten die Bezeichnung plNT3580.
Beispiel 2: Konstruktion des Plasmides plNT3581 kodierend für His (A8), GIy (A21) - Präproinsulin
Die Konstruktion erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben über 3 Polymerase Kettenreaktionen. Das Produkt der dritten Reaktion wird nach Nco1/ Sah Spaltung in die Nco1 / Sali geöffnete plNT91d Vektor DNA insertiert. Verwendet werden die Primer Tir und pint3580_glya21rev. Zwei weitere Primer werden synthetisiert:
pint3580_Ha8f
δ'-AGCAGTGCTGCCACAGCATCTGCTCCCTCTAC-S' (SEQ ID NO: 6)
pint3580_Ha8rev
5'-GAG CAGATGCT GTG GCAGCACTG CTCCACGATG-3' (SEQ ID NO: 7)
Das Codon, das für Histidin in Position 8 der A- Kette kodiert ist jeweils fett herausgestellt. Die Konstruktion wird wie ins Beispiel 1 beschrieben durchgeführt. Template für PCR1 und 2 ist DNA des Plasmides plNT3580. PCR1 wird mit dem Primerpaar Tir/ pint3580_Ha8rev und PCR2 mit dem Primerpaar pint3580_Ha8f/ pint3580_glya21rev durchgeführt. In PCR3 wird mit dem Primerpaar Tir/ pint3580_glya21rev eingesetzt. Template ist dabei ein Gemisch der Reaktionsprodukte von PCR1 und PCR2. Richtige Plasmide erhalten die Bezeichnung plNT3581.
Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung YKL202, die als Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin charakterisiert ist und die nach Amidierung mit Argininamid entsteht. Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung YKL202b, die als Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin charakterisiert ist und die nach Amidierung mit Lysinamid entsteht.
Beispiel 3: Konstruktion des Plasmides plNT3582 kodierend für His (A8), GIu (A5), GIy (A21) - Präproinsulin
Die Konstruktion erfolgt wie in Beispiel 1 und 2 beschrieben über 3 Polymerase Kettenreaktionen. Das Produkt der dritten Reaktion wird nach Nco1/ SaM Spaltung in die Nco1 / SaM geöffnete plNT91d Vektor DNA insertiert. Verwendet werden die Primer Tir und pint3580_glya21rev. Zwei weitere Primer werden synthetisiert:
pint3581_Ea5f
5'GCATCGTGGAGGAGTGCTGCCACAGCATCTG 3' (SEQ ID NO: 8)
pint3581_Ea5rev
5'-CTGT GGCAGCACTC CTCCACGATG CCGCGACG-3' (SEQ ID NO: 9)
Das Codon, das für Glutaminsäure in Position 5 der A- Kette kodiert, ist jeweils fett herausgestellt. Die Konstruktion wird wie ins Beispiel 1 beschrieben durchgeführt. Template ist DNA des Plasmides plNT3581. Richtige Plasmide erhalten die Bezeichnung plNT3582.
Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung YKL202-1 , die als Arg (AO), GIu (A5), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin charakterisiert ist und die nach Amidierung mit Argininamid entsteht.
Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung YKL202-1b, die als Arg (AO), GIu (A5), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin charakterisiert ist und die nach Amidierung mit Lysinamid entsteht.
Beispiel 4: Konstruktion des Plasmides plNT3583 kodierend für His (A8), Asp (A18), Gly(A21) - Präproinsulin
Die Konstruktion erfolgt abweichend von Beispiel 1 über nur eine Polymerase Kettenreaktion. Das Produkt dieser Reaktion wird nach Nco1/ SaM Spaltung in die Nco1 / SaM geöffnete plNT91d Vektor DNA insertiert. Verwendet wird der Primer Tir. Ein weiterer Primer wird synthetisiert:
pint3580_Da18rev
5' CAAAGGTCGACTATTAGCCGCAGTAGTCCTCCAGCTGGTAGAGGGAG 3' (SEQ ID NO: 10)
Das Codon, das für Asparaginsäure in Position 18 der A- Kette kodiert, ist fett herausgestellt. Template ist DNA des Plasmides plNT3581. Richtige Plasmide erhalten die Bezeichnung plNT3583.
Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung YKL202, die als Arg (AO), Asp (A18), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin charakterisiert ist und die nach Amidierung mit Argininamid entsteht.
Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung YKL202-2b, die als Arg (AO), Asp (A18), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin charakterisiert ist und die nach Amidierung mit Lysinamid entsteht.
Beispiel 5: Konstruktion des Plasmides plNT3585 kodierend für His (A8), GIu (A15), GIy (A21) - Präproinsulin Die Konstruktion erfolgt abweichend von Beispiel 1 über nur eine Polymerase Kettenreaktion. Das Produkt dieser Reaktion wird nach Nco1/ Sali Spaltung in die Nco1 / SaM geöffnete plNT91d Vektor DNA insertiert. Verwendet wird der Primer Tir. Ein weiterer Primer wird synthetisiert:
pint3580_Ea15rev
5'. CAAAGGTCGA CTATTAGCCG CAGTAGTTCTCCAGCTCGTA GAGGGAGCAG ATGCTG -3' (SEQ ID NO: 11)
Das Codon, das für Glutaminsäure in Position 15 der A- Kette kodiert, ist fett herausgestellt. Template ist DNA des Plasmides plNT3581. Richtige Plasmide erhalten die Bezeichnung plNT3585.
Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung
YKL202-3, die als Arg (AO), GIu (A15), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin charakterisiert ist und die nach Amidierung mit Argininamid entsteht.
Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung
YKL202-3b, die als Arg (AO), GIu (A15), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin charakterisiert ist und die nach Amidierung mit Lysinamid entsteht.
Beispiel 6: Konstruktion des Plasmides plNT3588 kodierend für His (A8), GIy (A21), Asp (B3)- Präproinsulin
Die Konstruktion erfolgt wie in Beispiel 1 und 2 beschrieben über 3 Polymerase Kettenreaktionen. Das Produkt der dritten Reaktion wird nach Nco1/ Sah Spaltung in die Nco1 / SaM geöffnete plNT91d Vektor DNA insertiert. Verwendet werden die Primer Tir und pint3580_glya21 rev. Zwei weitere Primer werden synthetisiert:
pint3581_Db3f 5 - GCACGATTTGTGGACCAGCACCTGTGCGGC -3' (SEQ ID NO: 12)
pint3581_Db3rev
5 - CACAGG TGCTGGTCCA CAAATCGTGC CGAATTTC -3' (SEQ ID NO: 13)
Das Codon, das für Asparagin in Position 3 der Insulin B- Kette kodiert ist jeweils fett herausgestellt. Die Konstruktion wird wie ins Beispiel 1 beschrieben durchgeführt. Template ist DNA des Plasmides plNT3581. Richtige Plasmide erhalten die Bezeichnung plNT3588.
Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung YKL202-4, die als Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Asp (B3), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin charakterisiert ist und die nach Amidierung mit Argininamid entsteht.
Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung YKL202-4b, die als Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Asp (B3), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin charakterisiert ist und die nach Amidierung mit Lysinamid entsteht.
Beispiel 7: Konstruktion des Plasmides plNT3593 kodierend für His (A8), GIy (A21), GIu (B4) Präproinsulin
Die Konstruktion erfolgt wie in Beispiel 1 und 2 beschrieben über 3 Polymerase Kettenreaktionen. Das Produkt der dritten Reaktion wird nach Nco1/ Sal1 Spaltung in die Nco1 / Sah geöffnete plNT91d Vektor DNA insertiert. Verwendet werden die Primer Tir und pint3580_glya21 rev. Zwei weitere Primer werden synthetisiert :
pint3581_Eb4f
5 - ACGATTTGTGAACGAGCACCTGTGCGGCTC -3' (SEQ ID NO: 14) pint3581_Eb4rev
5'- CGCACAGG TGCTCGTTCA CAAATCGTGC CGAATTTC -3' (SEQ ID NO: 15)
Das Codon, das für Glutamin in Position 4 der Insulin B- Kette kodiert, ist fett herausgestellt. Die Konstruktion wird wie ins Beispiel 1 beschrieben durchgeführt. Template ist DNA des Plasmides plNT3581. Richtige Plasmide erhalten die Bezeichnung plNT3593.
Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung YKL202-5, die als Arg (AO)1 His (A8), GIy (A21), GIu (B4), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin charakterisiert ist und die nach Amidierung mit Argininamid entsteht.
Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung
YKL202-5b, die als Arg (AO), His (A8), GIy (A21), GIu (B4), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin charakterisiert ist und die nach Amidierung mit Lysinamid entsteht.
Beispiel 8: Konstruktion des Plasmides plNT3597 kodierend für His (A8), GIy (A21), GIu (BO) -Präproinsulin
Die Konstruktion erfolgt über 2 Polymerase Kettenreaktionen. Verwendet wird der Primer pint3580_glya21 rev. Zwei weitere Primer werden synthetisiert:
pint3581_Eb0f1
5 - CAACAGGAA ATTCGGCACG AG AGTTTGTG AACCAGCACC TGTG-3' (SEQ ID NO: 16)
pint3581_EbO1f2 5'- TATCGA CCAT GG CAACAACA TCAACAGGAA ATTCGGCACG AGAG-3' (SEQ ID NO: 17)
Dabei überlappen sich die beiden Primer partial. Pint3581_Eb0f2 enthält eine Ncol - Erkennungssequenz. Diese ist unterstrichen dargestellt. Das Codon, das für Glutaminsäure in Position 0 am Anfang B- Kette kodiert, ist jeweils fett herausgestellt. Template für PCR1 ist DNA des Plasmides plNT3581.
PCR1 wird mit dem Primerpaar pint3581_Eb-1f2 / pint3580_glya21 rev. Template für PCR2 ist das Produkt aus PCR1. PCR2 wird mit dem Primerpaar pint3581_Eb-1f2 / pint3580_glya21rev durchgeführt. Das Produkt aus PCR2 übereckt die vollständige Präproinsulinsequenz. Das Produkt der zweiten Reaktion wird nach Nco1/ Sali Spaltung in die Nco1 / Sali geöffnete plNT91d Vektor DNA insertiert. Richtige Plasmide erhalten die Bezeichnung plNT3597.
Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung YKL202-6, die als Arg (AO), His (A8), GIy (A21), GIu (BO), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin charakterisiert ist und die nach Amidierung mit Argininamid entsteht.
Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung YKL202-6b, die als Arg (AO), His (A8), GIy (A21), GIu (BO), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin charakterisiert ist und die nach Amidierung mit Lysinamid entsteht.
Ersetzt man das Codon für Glutaminsäure in Position BO durch das Codon von Asparaginsäure und folgt dem Beispiel, so gelangt man zu Plasmiden, die in Position BO anstelle von Glutaminsäure Asparaginsäure tragen.
Beispiel 9: Konstruktion des Plasmides plNT3700 kodierend für His (A8), GIy (A21), Lys (BO) - Präproinsulin Die Konstruktion dient dazu, an der Grenze zwischen Präsequenz und Start der B- Kette anstelle des Codons für Arginin das Codon für Lysin einzuführen. Die Konstruktion erfolgt über zwei Polymerase Kettenreaktionen. Verwendet wird der Primer pint3580_glya21rev. Zwei weitere Primer werden synthetisiert.
pint3581_Eb0f1
5'- CAACAGGAA ATTCGGCA AAGTTTGTG AACCAGCACC TGTG - 3' (SEQ ID NO: 18)
pint3581_EbO1f2
5'- TATCGA CCAT GG CAACAACA TCAACAGGAA ATTCGGCAGAG - 3' (SEQ ID NO: 19)
Dabei überlappen sich die beiden Primer partial und pint3581_Eb0f2 enthält eine Ncol - Erkennungssequenz. Diese ist unterstrichen dargestellt. Das Codon, das für Glutaminsäure in Position 0 am Anfang B- Kette kodiert, ist jeweils fett herausgestellt. Template für PCR1 ist DNA des Plasmides plNT3581. PCR1 wird mit dem Primerpaar pint3581_Eb-1f2 / pint3580_glya21 rev durchgeführt. Template für PCR2 ist das Produkt aus PCR1. PCR2 wird mit dem Primerpaar pint3581_Eb- 1f2 / pint3580_glya21 rev durchgeführt. Das Produkt aus PCR2 überdeckt die vollständige Präproinsulinsequenz. Das Produkt der zweiten Reaktion wird nach Nco1/ SaM Spaltung in die Nco1 / Sali geöffnete plNT91d Vektor DNA insertiert. Richtige Plasmide erhalten die Bezeichnung plNT3700.
Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - NH2 - Humaninsulin. Um zu der Verbindung zu gelangen stellt man zunächst durch Umsetzung mit Trypsin und Lysyl - Endopeptidase C die Zwischenstufe Arg (AO), His (A8), GIy (A21), des Thr (B30) - Humaninsulin her, die anschließend über Amidierung mit Argininamid zu der gewünschten Verbindung YKL202-7, die als Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - NH2 - Humaninsulin charakterisiert ist, umgewandelt wird. Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung YKL202-7b, die als Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Lys (B30) - NH2 - Humaninsulin charakterisiert ist und die nach Amidierung mit Lysinamid entsteht.
Beispiel 10: Konstruktion des Plasmides plNT3701 kodierend für GIy (A21) Lys (BO) - Präproinsulin
Die Konstruktion dient dazu, an der Grenze zwischen Präsequenz und Start der B- Kette anstelle des Codons für Arginin das Codon für Lysin einzuführen. Folgt man der Konstruktionsstrategie aus Beispiel 9, verwendet aber als Template für PCR1 DNA des Plasmides plNT358d, so gelangt man zu dem Plasmid plNT3701 , das wie das ursprüngliche Plasmid plNT358d dadurch charakterisiert ist, das die Grenze zwischen C- Peptid und A- Kette durch die Aminosäurefolge Lys-Arg gebildet wird
Beispiel 11: Konstruktion des Plasmides plNT3702 kodierend für His (A8), GIy (A21), Lys (BO) - Präproinsulin mit dem C- Peptid gemäß Beispiel 10
Folgt man dem im Beispiel 2 beschriebenen Konstruktionsplan, verwendet aber als Template DNA des Plasmides plNT3701 , so gelangt man zu dem Plasmid plNT3702.
Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - NH2 -Humaninsulin. Um zu der Verbindung zu gelangen stellt man zunächst durch Umsetzung nur mit Lysyl - Endopeptidase C die Zwischenstufe Arg (AO), His (A8), GIy (A21), des Thr (B30) - Humaninsulin her, die anschließend über Amidierung mit Argininamid zu der gewünschten Verbindung YKL202-8, die als Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - NH2 - Humaninsulin charakterisiert ist, umgewandelt wird
Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung YKL202-8b, die als Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Lys (B30) - NH2 - Humaninsulin charakterisiert ist und die nach Amidierung mit Lysinamid entseht. Beispiel 12: Herstellung des Vektorderivates plNT3703, das für His (A8), GIy (A21), Lys (BO) - Präproinsulin und ein modifiziertes C-Peptid, das an der C/A- Kettengrenze das Tri-Peptid Lys-Arg-Arg trägt, kodiert.
Benutzt wird DNA des Plasmides plNT3702 als Template, sowie die Primer pint3580_glya21rev und Tir. Zwei Primersequenzen werden synthetisiert.
3702_arg_cjuncf
5' - TGC AGAAGCGCAGAGGCATCGTG GAGCAGTGC - 3' (SEQ ID NO: 20)
Dieser Primer dient wie der Primer arg_cjunc_rev zur Einführung von Arginin an der Insulin A-/ B- Kettengrenze.
3702_cjunc_rev
5' - TCC ACGATGCCTCTGCGCTTCTG CAGGGACCC - 3' (SEQ ID NO: 21)
Das Codon für das einzuführende Arginin ist in beiden Primern fett gedruckt. Mit DNA des Plasmides plNT3702 als Matrize werden mit den Primerpaaren Tir /
3702_cjunc_rev und 3702_arg_cjuncf / pint3580_glya21rev entsprechend EP-A 1 222 207 je eine PCR durchgeführt. Aliquots der Produkte beider Reaktionen werden kombiniert und zusammen mit dem Primerpaar Tir / pint3580_glya21rev in einer dritten PCR eingesetzt. Das Produkt dieser Reaktion wird nach gelektrophoretischer Auftrennung des Reaktionsgemisches gereinigt und mit den Restriktionsenzymen SaM / Nco1 nach Angaben des Herstellers in ein und derselben Reaktion verdaut, das Reaktionsgemisch gelelektrophoretisch aufgetrennt und das die Proinsulinsequenz kodierende DNA - Fragment isoliert. Das Fragment wird anschließend über eine DNA- Ligasereaktion in die Nco1 / Sali geöffnete plNT91d Vektor DNA insertiert.
Mit dem Ligationsgemisch werden kompetente E. coli Bakterienzellen transformiert. Das Transformationsgemisch wird auf Selektionsplatten, die 25 mg/ 1 Ampicillin enthalten ausplattiert. Plasmid DNA wird von Kolonien isoliert und mittels DNA - Sequenzanalyse charakterisiert. Richtige Plasmide erhalten die Bezeichnung plNT3702.
Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - NH2 - Humaninsulin. Um zu der Verbindung zu gelangen, stellt man zunächst durch Umsetzung mit Lysyl - Endopeptidase C die Zwischenstufe Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), GIy (A21), des Thr (B30) - Humaninsulin her, die anschließend über Amidierung mit Argininamid zu der gewünschten Verbindung umgewandelt wird.
Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Lys (B30) - NH2 - Humaninsulin, die nach Amidierung mit Lysinamid entsteht.
Es ist dem Fachmann klar, dass man entsprechend den Beispielen 3-8
Asparaginsäure oder Glutaminsäure in die entsprechenden Positionen der A bzw. B- Kette einführen kann. Diese Proinsuline sind Vorstufe für die Verbindungen
Figure imgf000029_0001
13b Humaninsulin
YKL202- Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), Gly (A21), Asp (B3), Arg (B30) - NH2 - 14a Humaninsulin
YKL202- Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), Gly (A21), Asp (B3), Lys (B30) - NH2 - 14b Humaninsulin
YKL202- Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), Gly (A21), Glu (B4), Arg (B30) - NH2 - 15a Humaninsulin
YKL202- Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), GIy (A21), GIu (B4), Lys (B30) - NH2 - 15b Humaninsulin
Beispiel13: Herstellung des Vektorderivates plNT3704, das für His (A8), GIy (A21), Lys (BO) - Präproinsulin kodiert
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung des Vektorderivates plNT3704, das für His (A8), GIy (A21), Lys (BO) - Präproinsulin kodiert und ein modifiziertes C-Peptid, das an der C/A- Kettengrenze das Tri-Peptid Lys-Arg-Arg trägt, und bei dem die Aminosäure Glycin, welche in Humaninsulin in Position A21 vorkommt, deletiert ist.
Folgt man dem in Beispiel 12 beschrieben Syntheseschema und ersetzt die Primer 3702_arg_cjuncf und 3702_arg_cjuncfrev durch die Primer 3703_Δ GaIf und 3703_Δ Galrev und benutzt DNA des Plasmides plNT3703 als Template, so gelangt man zu dem Plasmid plNT3704, das dadurch gekennzeichnet ist, das das in dem kodierten Präproinsulin die Aminosäure Glycin in Positioni der A- Kette deletiert ist und der übrige Sequenzverlauf dem, der von plNT3703 kodierten Sequenz entspricht.
3703 Δ Galf
51 - TGC AGAAGCGCAGAATCGTG GAGCAGTGCTGC - 3' (SEQ ID NO: 22)
3703 Δ Gal rev
5' - TGCTCC ACGATTCTGCGCTTCTG CAGGGACCC - 3' (SEQ ID NO: 23) Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung Arg (AO), Arg (A1), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - NH2 - Humaninsulin. Um zu der Verbindung zu gelangen, stellt man zunächst durch Umsetzung mit Lysyl - Endopeptidase C die Zwischenstufe Arg (AO), Arg (A1), His (A8), GIy (A21), des Thr (B30) - Humaninsulin her, die anschließend über Amidierung mit Argininamid zu der gewünschten Verbindung umgewandelt wird.
Das von dem Plasmid kodierte Prä - Proinsulin ist Vorstufe für die Verbindung Arg (AO), Arg (A1), His (A8), GIy (A21), Lys (B30) - NH2 - Humaninsulin, die nach Amidierung mit Lysinamid entsteht.
Dem Fachmann ist klar, dass man entsprechend Beispiel 12 negativ geladene Aminosäuren in die Präproinsulinsequenz einführen kann. Auch lässt sich in Analogie zu Beispiel 13 aus dem Plasmid plNT3702 ein Plamid herstellen, dass für eine Proinsulinsequenz kodiert, die die Herstellung von Insulinderivaten erlaubt, die in Position 1 der A-Kette ein Arginin als N- terminale Aminosäure tragen.
Beispiel 14: Expression der Proinsulinderivate
Die Expression wird entsprechend Beispiel 1 der Europäischen Patentanmeldung EP-A 1 222 207 durchgeführt.
Beispiel 15: Faltung der Proinsulinderivate
Die Faltung erfolgt prinzipiell nach der in EP-A 0 668 282 beschriebenen Methode.
Beispiel 16: Prozessierung der Proinsuline aus den Beispielen 2-8 mittels Trypsin
Es erfolgt die enzymatische Prozessierung der gefalteten Präproinsulin zu der zweikettigen Arg (AO) -Insulinvorstufe, deren C-terminales B-Kettenende durch Lysin oder Arginin charakterisiert ist. Die enzymatische Prozessierung der gefalteten Präproinsulinvorstufe erfolgt wie z.B. in Beispiel 4 von WO91/03550 beschrieben. Als besonders vorteilhaft erweist sich dabei der Einsatz der in WO 2007/031187 A1 beschriebenen Trypsinvariante.
Beispiel 17: Prozessierung der Proinsuline aus den Beispielen 9-13 mittels Endoproteinase Lys-C
Endoprotease Lys-C aus Achromobacter lyticus ist kommerziell erhältlich (Merck/Calbiochem). Die Reaktion wird leicht modifiziert wie von Jekel, P.A. et al. [Anal. Biochem. 134, 347-354,(1983)] beschrieben durchgeführt. Es wird ein pH von 9,5 eingestellt und die Reaktionstemperatur beträgt 3O0C.
In der Eintopfreaktion wir die Präsequenz abgespalten und das C-Peptid beginnend mit Thr (B30) herausgespalten, so dass das C-terminale Ende der B- Kette von Lysin gebildet wird, das als reaktive Stelle für die enzymkatalysierte Kupplungsreaktion vorliegt.
Beispiel 18: Herstellung der Arg - NH2 bzw. Lys - NH2 Insulinverbindung aus der zweikettigen Vorstufe über Kupplung mit Arginin - bzw. Lysinamid
Unabhängig von der Positionierung der zusätzlichen sauren Aminosäuren wird eine Standard reaktion wie folgt durchgeführt: 100 mg Arg (AO), GIy (A21), Arg (B31) - Insulinanalog werden in 0.95 ml Argininamidlösung (446 g/L) gelöst , 0.13 mL M Na- Acetatpuffer (pH 5.8) und 2 ml DMF zugegeben. Die Reaktionsmischung wird auf 12° C gekühlt und durch Zugabe von 0.094 ml Trypsin (0.075 mg, Roche Diagnostics) gestartet. Nach 8 h wird die Reaktion durch Zugabe von TFA bis pH 2.5 gestoppt und per HPLC analysiert. Es bildet sich >60 % . Arg (AO), GIy (A21), Arg (B31), Arg (B32)- NH2- Insulinanalogon Nach Zusatz von Trypsininhibitorlösung erfolgt die Reinigung des amidierten Analogs in Analogie zu US 5,656,722. Die Herstellung der entsprechenden Lysinamid - Verbindung erfolgt analog. Allerdings geht man von einer wässrigen Lysinamid Stammlösung aus, die 366g/L Lysinamid gelöst enthält.
Beispiel 19: Semisynthetische Herstellung von Lys (A-1), Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - Insulinamid
Die in Beispiel 11 beschriebene Verbindung YKL202-8, die einem Insulinderivat der Struktur Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - Insulinamid entspricht, dient als Ausgangsmaterial zur Herstellung der Verbindung YKL202-11 , die Lys (A-1), Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - Insulinamid. 200mg der Verbindung werden in 40 ml eines 10OmM Na2 HPO4 / CH3CN (50:50) - Gemisches gelöst und ein pH von 7,7 - 8,2 eingestellt. Als weiteres Material wird ein Boc-Lys (Boc) - NHS Ester hergestellt indem man 0,3 mM Boc-Lys(Boc)-OH, 0,4 mM N-hydroxysuccineimide (NHS) und 0,4mM Dicyclohexylcarbodiimid (DCC) in Dichlomnethan 40 Minuten mischt . Das Reaktionsgemisch im Rotationsvakuumverdampfer zur Trockene eingeengt. Das Gemisch wird anschließend in 5 ml Methanol aufgenommen und dem gelösten Ausgangsinsulin zugesetzt. Die Reaktion wird bei Raumtemperatur mindestens 60, maximal aber 120 Minuten gerührt. Die Reaktion wird durch Zugabe von 200μl TFA gestoppt. Die Masse der Reaktionsprodukte wird über LC-MS massenspektroskopisch charakterisiert, um den Nachweis zu erbringen, dass monoacyliertes Produkt , das aus drei Komponenten besteht vorliegt. Die Komponenten werden über HPLC getrennt . Dabei werden auch di- acylierte und tri- acylierte Nebenprodukte abgetrennt. Die Fraktionen der HPLC - Trennung werden massenspektrokopisch analysiert. Die 3 Fraktionen , in denen jeweils monoacyliertes Produkt enthalten, werden einer Aminosäuresequenzanalyse unterzogen, deren Interpretation die Identifikation der HPLC - Fraktion erlaubt, die die gewünschte Verbindung enthält von der anschließend durch Hydrolyse die Boc- Schutzgruppen entfernt werden. Nach erneuter HPLC- Reinigung wird das gewünschte Produkt auf seine biologischen Eigenschaften getestet. Beispiel 20: Herstellung des Plasmides plNT358_ha8, das für His (A8), GIy (A21) Proinsulin kodiert.
Folgt man dem Herstellungsschema aus Beispiel 2 und verwendet als Template für die PCR1 und PCR2 DNA des Plasmides plNT358d, so gelangt man zu dem
Plasmid plNT358_ha8, das für His (A8), GIy (A21) Proinsulin kodiert. Das von dem Plasmid kodierte Proinsulin dient als Vorstufe für die Verbindung der Form His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin. Die Prozessierung des Präproinsulins zu His (A8), GIy (A21), Arg (B31) als Zwischenstufe vor Amidierung erfolgt dabei wie in WO91/03550 beschrieben. Dabei setzt man herkömmliches Trypsin ein.
Beispiel 21 : Formulierung der amidierten Insulinderivate
Um die erfindungsgemäßen Insulinderivate auf ihre biologisch, pharmakologischen und physikalisch chemischen Eigenschaften zu testen, wurde von den Verbindungen wie folgt eine Lösung hergestellt: Das erfindungsgemäße Insulinderivat wurde mit einer Zielkonzentration von 240 ± 5 μM in 1 mM Salzsäure mit 80 μg/mL Zink (als Zinkchlorid) aufgelöst. Hierzu wurde von dem gefriergetrockneten Material zunächst eine um etwa 30% höhere Menge als aufgrund des Molekulargewichts und der angestrebten Konzentration benötigt eingewogen. Danach wurde die vorliegende Konzentration mittels analytischer HPLC bestimmt und die Lösung anschließend auf das zur Erreichung der Zielkonzentration erforderliche Volumen mit 5 mM Salzsäure mit 80 μg/mL Zink aufgefüllt. Falls erforderlich, wurde dabei der pH-Wert auf 3,5 ± 0,1 nachjustiert. Nach der endgültigen Analyse durch HPLC zur Absicherung der Zielkonzentration von 240 ± 5 μM wurde die fertige Lösung mittels einer Spritze mit einem 0,2 μm Filtervorsatz in ein mit einem Septum und einer Bördelkappe verschlossenes steriles Fläschchen überführt. Für die kurzfristige, einmalige Testung der erfindungsgemäßen Insulinderivate wurde keine Optimierung der Formulierungen, z.B. hinsichtlich eines Zusatzes isotonischer Agentien, Konservierungsmittel oder Puffersubstanzen, vorgenommen. Beispiel 22: Herstellung von His (A8), GIy (A21), Arg(B31) Humaninsulin mittels Hefeexpression
EP-A 1 364 032 beschreibt die Expression und Sekretion eines Fusionsporteins aus Hirudin und Miniproinsulin durch Hefe. Als besonders vorteilhafte
Hefewirtsorganismen werden dabei S. cerevisiae, K. lactis, H. polymorphe und P. pastoris benannt. In Beispiel 4 der genannten Patentanmeldung ist die Konstruktion eines Plasmides beschrieben, das die Herstellung des Fusionsprotein in P. pastoris erlaubt und dessen DNA als Template zur Herstellung eines Miniproinsulins dient, dessen Aminosäuresequenz in der A- Kette in den Positionen A8, A15, A18 und A21 durch die Aminosäuren Histidin (A8), Glutaminsäure (A15), Asparaginsäure (A18) und Glycin (A21) charakterisiert ist. Verwendet wird der Primer pichia H ifl . Neu synthetisiert und nach Synthese gereinigt werden folgende Primer:
pichia_G21_rev
δ'-TTTTTTGGCG CCGAATTCAC TATTAGCCAC AGTAGTTTTC CAGCTGGTA-Z' (SEQ ID NO: 24)
Das fett hervorgehobene Codon markiert die Positionen A 21.
pichia_H8_f mit der Sequenz
5'-GAACAATGTTGTCATAGTATCTGTTCTTTGLACC/\GCTGGΛAAΛCΓ/\CΓG-3'
(SEQ ID NO: 25) Das fett hervorgehobene Codon markiert die Positionen A 8.
pichia-a1-12rev
5'- GAACAGATACTATGACAACATTGTTCAACGATACC -3' (SEQ ID NO: 26) Das fett hervorgehobene Codon markiert die Positionen A 8.
Äquimolare Mengen (1μg) an Primer pichia_G21_rev und Primer pichia_H8f, die sich partial überdecken, werden in Gegenwart einer thermophilen Polymerase und Polymerasepuffer, der die 4 Deoxynukleotide dATP, dCTP, dGTP und dTTP 5' enthält, bei 950C denaturiert, anschließend 10 - 15 Minuten bei 560C inkubiert. Das Reaktionsvolumen dieser Reaktion 1 beträgt 25μl. In einer Standard Polymerasekettenreaktion (Reaktion 2) werden parallel die Primer pichia_H_if1 und pichia-a1-12rev mit der beschriebenen Template DNA umgesetzt. In einer weiteren Polymerasekettenreaktion werden die Reaktionsprodukte der Reaktionen 1 und 2 als Template mit den Primern pichia H ifi / pichia_G21rev umgesetzt. Das Reaktionsprodukt dieser Reaktion wird mittels Gelelektrophorese gereinigt. Nach Umsetzung mit den Restriktionsenzymen Xhol und Sacll wird das DNA- Fragment, welches das Fusionsprodukt überdeckt in, Analogie zu Beispiel 4 in den beschrieben Vektor pPICZαA eingesetzt. Es entsteht das Plasmid pPIC_ins202. Unter
Anwendung des beschriebenen kommerziell erhältlichen Expressions - Kits erfolgt die Expression des von dem Plasmid kodierten Fusionsproteins. Nach Herstellung der His (A8), GIy (A21), Arg (B31) - Humaninsulinvorstufe erfolgt nun die Kupplung von Arginin - Amid entsprechend der Beschreibung an Arginin (B31). Es entsteht die Verbindung His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Insulin (YKL203), die ein neues Verzögerungsinsulin entsprechend Beispiel 20 darstellt und im Rattenversuch getestet wird. Die Kupplung mit Lysin - Amid führt in Analogie zu der Verbindung YKL203b, die als His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Insulin charakterisiert ist.
Die Verbindung kann aber auch als Zwischenstufe zur Darstellung der Verbindung Arg (AO)1 His (A8), GIy (A21), Arg (B31) Arg(B32) - NH2 - Insulin, die in Anlehnung an Kohn et al. [Peptides 28 (2007) 935-948] hergestellt wird, dienen. Dazu werden 200mg der Verbindung His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin in 40 ml eines Gemisches von 100 mM Na2HPO4 / CH3CN (50:50) gelöst und ein pH von 7,7 - 8,2 eingestellt.
Als weiteres Material wird ein Boc-Arg - NHS Ester hergestellt, indem man 0,3 mM Boc-Arg-OH, 0,4 mM N-hydroxysuccineimide (NHS) und 0,4 mM Dicyclohexylcarbodiimid (DCC) in Dichlormethan 40 Minuten mischt. Das
Reaktionsgemisch wird im Rotationsvakuumverdampfer zur Trockene eingeengt. Das Gemisch wird anschließend in 5 ml Methanol aufgenommen und dem gelösten Ausgangsinsulin zugesetzt. Die Reaktion wird bei Raumtemperatur mindestens 60, aber maximal 120 Minuten gerührt. Die Reaktion wird durch Zugabe von 200μl TFA gestoppt. Die Masse der Reaktionsprodukte wird über LC-MS massen- spektroskopisch charakterisiert, um den Nachweis zu erbringen, dass monoacyliertes Produkt, das aus drei Komponenten besteht, vorliegt. Die Komponenten werden über HPLC getrennt. Dabei werden auch di- acylierte und tri- acylierte Nebenprodukte abgetrennt. Die Fraktionen der HPLC - Trennung werden massenspektrokopisch analysiert. Die drei Fraktionen , die jeweils monoacyliertes Produkt enthalten, werden einer Aminosäuresequenzanalyse unterzogen, deren Interpretation die Identifikation der HPLC - Fraktion erlaubt, die die gewünschte Verbindung enthält von der anschließend durch schonende Hydrolyse die Boc- Schutzgruppen entfernt werden. Nach erneuter HPLC- Reinigung wird das gewünschte Produkt auf seine biologischen Eigenschaften getestet.
Beispiel 23: Evaluierung der blutzuckersenkenden Wirkung von neuen Insulinanaloga in der Ratte
Die blutzuckersenkende Wirkung von ausgewählten neuen Insulinanaloga wird in männlichen, gesunden, normoglykämischen Wistarratten geprüft. Männlichen Ratten wird eine Dosis von 9 nmol/kg eines Insulinanalogons subkutan injiziert. Unmittelbar vor der Injektion des Insulinanalogons und in regelmäßigen Abständen bis zu acht Stunden nach der Injektion werden den Tieren Blutproben entnommen und darin der Blutzuckergehalt bestimmt. Das Experiment zeigt deutlich (vgl. Fig. 1), dass das erfindungsgemäße Insulinanalogon zu einem deutlich verzögerten Wirkeintritt und einer längeren, gleichmäßigen Wirkdauer führt.
Beispiel 24: Evaluierung der blutzuckersenkenden Wirkung von neuen Insulinanaloga im Hund
Die blutzuckersenkende Wirkung von ausgewählten neuen Insulinanaloga wird in männlichen, gesunden, normoglykämischen Beaglehunden geprüft. Männlichen Tieren wird eine Dosis von 6 nmol/kg eines Insulinanalogons subkutan injiziert. Unmittelbar vor der Injektion des Insulinanalogons und in regelmäßigen Abständen bis zu achtundvierzig Stunden nach der Injektion werden den Tieren Blutproben entnommen und darin der Blutzuckergehalt bestimmt. Das Experiment zeigt deutlich, dass das erfindungsgemäße Insulinanalogon zu einem deutlich verzögerten, flachen Wirkeintritt und einer längeren, gleichmäßigen Wirkdauer führt.

Claims

Patentansprüche:
1. Insulinanalogon der Formel I
s s
1 5 | 10 I 15 20
A-I A0 A1 I V E A5 C C H S I C S L Y A15 L E A18 Y C A21 , A-Kette
Figure imgf000039_0001
I I
B-I BO Bl V B3 B4 H L C G S H L V E A L Y L V C G E R G F F Y 1 5 10 15 20 25
T P B29 B30 B31 B32 B-Kette 30 wobei
A-1 Lys, Arg oder einer Aminogruppe;
AO Lys, Arg oder einer chemischen Bindung;
A1 Arg oder GIy;
A5 Asp, GIu oder GIn;
A15 Asp, GIu oder GIn;
A18 Asp, GIu oder Asn;
A21 AIa, Ser, Thr oder GIy;
B-1 Asp, GIu oder eine Aminogruppe; BO Asp, GIu oder eine chemische Bindung;
B1 Asp, GIu, Phe oder eine chemische Bindung;
B3 Asp, GIu oder Asn;
B4 Asp, GIu oder GIn;
B29 Arg, Lys oder einer Aminosäure ausgewählt aus einer Gruppe enthaltend die Aminosäuren Phe, AIa, Thr, Ser, VaI1 Leu, GIu oder Asp, oder einer chemischen Bindung;
B30 Thr oder einer chemischen Bindung;
B31 Arg, Lys oder einer chemischen Bindung;
B32 Arg-Amid oder Lys-Amid
entspricht, wobei nicht mehr als ein Aminosäurerest der Gruppe enthaltend A5, A15, A18, B-1 , BO, B1 , B2, B3 und B4 gleichzeitig und unabhängig voneinander Asp oder GIu entsprechen.
2. Insulinanalogon gemäß Anspruch 1 , wobei A-1 Arg entspricht.
3. Insulinanalogon gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei AO Arg entspricht.
4. Insulinanalogon gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei A5 GIu entspricht.
5. Insulinanalogon gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei A15 GIu entspricht.
6. Insulinanalogon gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei A18 Asp entspricht.
7. Insulinanalogon gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei A8 His entspricht.
8. Insulinanalogon gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei A21 GIy entspricht.
9. Insulinanalogon gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei BO GIu entspricht.
10. Insulinanalogon gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei B3 Asp entspricht.
11. Insulinanalogon gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei B4 GIu entspricht.
12. Insulinanalogon gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei B30 Arg entspricht.
13. Insulinanalogon gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei B30 Lys entspricht.
14. Insulinanalogon nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 ausgewählt aus einer Gruppe enthaltend
Arg (A-1), Arg (AO), GIu (A5), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), GIu (A5), His (A8), GIy (A21), Lys (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), GIu (A15), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), GIu (A15), His (A8), GIy (A21), Lys (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), Asp (A18), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), Asp (A18), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), GIy (A21), GIu (BO), Arg (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), GIy (A21), GIu (BO), Lys (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Asp (B3), Arg (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Asp (B3), Lys (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), GIy (A21), GIu (B4), Arg (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO), His (A8), GIy (A21), GIu (B4), Lys (B30) - NH2 Humaninsulin, Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), GIu (A5), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), GIu (A5), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), Asp (A18), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO)1 Asp (A18), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), GIu (A15), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), GIu (A15), His (A8), GIy (A21), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Asp (B3), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Asp (B3), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), His (A8), GIy (A21), GIu (B4), Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), His (A8), GIy (A21), GIu (B4), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), His (A8), GIy (A21), GIu (BO)1 Arg (B31), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), His (A8), GIy (A21), GIu (BO), Arg (B31), Lys (B32) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), His (A8), GIy (A21 ), Lys (B30) - NH2 - Humaninsulin,
Arg (A-1), Arg (AO)1 His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - NH2 - Humaninsulin, Arg (A-1), Arg (AO)1 His (A8), GIy (A21), Lys (B30) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO)1 Arg (A1), His (A8), GIy (A21), Arg (B30) - NH2 - Humaninsulin, Arg (AO), Arg (A1), His (A8), GIy (A21), Lys (B30) - NH2 - Humaninsulin, His (A8), GIy (A21 ), Arg (B31 ), Arg (B32) - NH2 - Humaninsulin.
15. Verfahren zur Herstellung eines Insulinanalogs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.
16. Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei ein Vorläufer des Insulinanalogs rekombinant hergestellt wird, der Vorläufer enzmatisch zu zwei -kettigem Insulin prozessiert wird und eine Kupplung mit Argininamid in Gegenwart eines Enzyms mit Trypsinaktivität durchgeführt wird, und das Insulinanalogon isoliert wird.
17. Verwendung eines Insulinanalogs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Herstellung eines Medikaments zur Behandlung von Diabetes Mellitus.
18. Verwendung gemäß Anspruch 17 in einem Verfahren zur Herstellung eines Medikaments zur Behandlung von Diabetes MellitusTyp I oder Typ II, zur
Knorpelregeneration oder zur Unterstützung der beta -Zellregeneration.
19. Arzneimittel enthaltend ein Insulinanalog gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 und/oder physiologisch verträgliche Salze davon.
20. Formulierung des Insulinanalogons gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Formulierung in wässriger Form enthaltend das gelöste Insulinanalogon vorliegt.
21. Formulierung des Insulinanalogons gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Formulierung in Form von Pulver vorliegt.
22. Formulierung gemäß Anspruch 21 , wobei das Insulinanalogon gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 in kristalliner und/oder amorpher Form vorhanden ist.
23. Formulierung des Insulinanalogons gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Formulierung in Form einer Suspension vorliegt.
24. Formulierung des Insulinanalogons gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Formulierung zusätzlich ein chemisches Chaperon enthält.
25. DNA kodierend für einen Vorläufer eines Insulinanalogons gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.
26. DNA kodierend für die A-Kette eines Insulinanalogons gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.
27. DNA kodierend für die B-Kette eines Insulinanalogons gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.
28. Vektor enthaltend eine DNA nach einem oder mehreren der Ansprüche 25 bis 27.
29. Wirtsorganismus enthaltend eine DNA nach einem oder mehreren der Ansprüche 25 bis 27 oder einen Vektor gemäß Anspruch 28.
30. Präproinsulinanalogon, dadurch gekennzeichnet, dass das C-Peptid an seinem N-Terminus den Aminosäurerest Arginin trägt und sein C-Terminus durch die Form Arg Arg, Arg Lys oder Lys Arg Arg gekennzeichnet ist.
31. Formulierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 24, bei der noch zusätzlich ein Glucagon-Like Peptide-1 (GLP1) oder ein Analogon oder Derivat davon, oder Exendin-3 bzw. -4 oder ein Analogon oder Derivat davon enthalten ist.
32. Formulierung nach Anspruch 31 , bei dem zusätzlich Exendin-4 enthalten ist.
33. Formulierung gemäß Anspruch 31 , bei dem ein Analogon von Exendin-4 ausgewählt wird aus einer Gruppe enthaltend H-desPro36-Exendin-4-Lys6-NH2, H-des(Pro36 37)-Exendin-4-Lys4-NH2 und H-des(Pro36'37)-Exendin-4-Lys5-NH2, oder ein pharmakologisch tolerierbares Salz davon.
34. Formulierung gemäß Anspruch 31 , bei dem ein Analogon von Exendin-4 ausgewählt wird aus einer Gruppe enthaltend desPro36 [Asp28]Exendin-4 (1-39), desPro36 [lsoAsp28]Exendin-4 (1-39), desPro36 [Met(O)14, Asp28] Exend in-4 (1-39), desPro36 [Met(O)14, lsoAsp28]Exendin-4 (1-39), desPro36 Urp(O2)25, Asp28]Exendin-2 (1-39), desPro36 [TrP(O2)25, lsoAsp28]Exendin-2 (1-39), desPro36 [Met(O)14Trp(O2)25, Asp28]Exendin-4 (1-39) und desPro36 [Met(O)14Trp(O2)25, lsoAsp28]Exendin-4 (1-39), oder ein pharmakologisch tolerierbares Salz davon.
35. Formulierung gemäß Anspruch 31 , bei denen an die C-Termini der Analoga von Exendin-4 das Peptid -LyS6-NH2 angefügt ist.
36. Formulierung gemäß Anspruch 31 , bei dem ein Analogon von Exendin-4 ausgewählt wird aus einer Gruppe enthaltend
H-(LyS)6- des Pro36 [Asp28]Exendin-4(1-39)-Lys6-NH2 des Asp28Pro36, Pro37, Pro38 Exendin-4(1-39) -NH2, H-(LyS)6- des Pro36, Pro37, Pro38 [Asp28]Exendin-4(1-39) -NH2, H-Asn-(Glu)5 des Pro36, Pro37, Pro38 [Asp28]Exendin-4(1-39) -NH2, des Pro36, Pro37, Pro38 [Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2,
H-(LyS)6- des Pro36, Pro37, Pro38 [Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2, H-ASn-(GIu)5- des Pro36, Pro37, Pro38 [Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2,
H-(LyS)6- des Pro36 [Trp(O2)25, Asp28]Exendin^(1-39)-Lys6-NH2) H- des Asp28 Pro36, Pro37, Pro38 [Trp(O2)25]Exendin^(1-39) -NH2,
H-(LyS)6- des Pro36, Pro37, Pro38 [Trp(O2)25, Asp28]Exendin-4(1-39) -NH2, H-Asn-(Glu)5- des Pro36, Pro37, Pro38 |Trp(O2)25, Asp28]Exendin-4(1-39) -NH2, des Pro36, Pro37, Pro38 [TrP(O2)25, Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2, H-(LyS)6- des Pro36, Pro37, Pro38 [Trp(O2)25, Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2, H-Asn-(Glu)5- des Pro36, Pro37, Pro38 [Trp(O2)25, Asp28]Exendin-4(1 -39)-(Lys)6-NH2, H-(LyS)6- des Pro36 [Met(O)14, Asp28]Exendin-4(1-39)-Lys6-NH2l des Met(O)14 Asp28 Pro 36, Pro37, Pro38 Exendin-4(1-39) -NH2, H-(LyS)6- des Pro36, Pro 37, Pro38 [Met(O)14, Asp28]Exendin-4(1-39) -NH2, H-Asn-(Glu)5- des Pro36, Pro37, Pro38 [Met(O)14, Asp28] Exendin-4(1-39) -NH2, des Pro36, Pro37, Pro38 [Met(O)14, Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2,
H-(LyS)6- des Pro36, Pro37, Pro38 [Met(O)14, Asp28]Exendin-4(1-39)-Lys6-NH2, H-Asn-(Glu)5 des Pro36, Pro37, Pro38 [Met(O)14, Asp28] Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2,
H-(LyS)6- des Pro36 [Met(O)14, Trp(O2)25, Asp28]Exendin-4(1-39)-Lys6-NH2, des Asp28 Pro36, Pro37, Pro38 [Met(O)14, Trp(O2)25]Exendin-4(1-39) -NH2,
H-(LyS)6- des Pro36' Pro37, Pro38 [Met(O)14, Tφ(O2)25, Asp28]Exendin-4(1-39) -NH2, H-Asn-(Glu)5- des Pro36, Pro37, Pro38 [Met(O)14, Asp28] Exend in-4( 1-39) -NH2, des Pro36, Pro37, Pro38 [Met(O)14, Trp(O2)25, Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2, H-(LyS)6- des Pro36- Pro37, Pro38 [Met(O)14, Trp(O2)25, Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6- NH2,
H-Asn-(Glu)5- des Pro36, Pro37, Pro38 [Met(O)14, Trp(O2)25, Asp28] Exendin-4(1-39)- (LyS)6-NH2, oder ein pharmakologisch tolerierbares Salz davon.
37. Formulierung nach Anspruch 31 , bei dem zusätzlich Arg34, Lys26 (Nε(γ- glutamyl(Nα-hexadecanoyl))) GLP-1 (7-37) [liraglutide] enthalten ist.
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