基於醯胺的胰高血糖素超家族肽前藥的製作方法
2023-06-13 04:53:41 4
專利名稱：基於醯胺的胰高血糖素超家族肽前藥的製作方法
基於醯胺的胰高血糖素超家族肽前藥相關申請的交叉引用本申請要求保護2010年6月24號提交的美國臨時專利申請號61/358，188的優先權，所述專利申請的公開內容通過引用以其整體結合到本文中。以電子方式提交的材料的引用結合通過引用以其整體結合是計算機可讀形式的核苷酸/胺基酸序列表，其與本文同時提交並如下標識:創建於2010年6月21號的命名為「序列表213134」的一個957KBACII (文本)文件。背景發明基於肽的藥物是十分有效的藥物，其作用持續時間相對較短，治療指數可變。本公開內容涉及基於肽的前藥，其中對前藥衍生物進行設計以延遲起效並延長藥物半壽期。起效延遲是有利的，因為允許前藥在其活化前進行全身分布。因此，給予前藥排除了在給藥時由峰值活性引起的併發症，並提高母體藥物的治療指數。肽和蛋白質激動劑的受體識別和後續加工是許多基於肽和蛋白質的藥物降解的主要途徑。因此肽藥物與其受體結合將引起生物刺激，但同時也將通過肽或蛋白質的酶促降解，引起肽/蛋白質誘導的藥理作用的隨後鈍化。按照本公開內容，可根據抑制前藥被相應受體識別的策略來製備延長肽或蛋白質的生物學半壽期的前藥。本文公開的前藥最終將以化學方法轉化成可被受體識別的結構，其中這種化學轉變的速度將決定起效時間和體內生物作用的持續時間。在本申請中公開的分子設計取決於分子內的化學反應，該反應不依賴其它的化學添加劑或酶。前胰高血糖素原是158個胺基酸的前體多肽，其在不同組織中加工形成許多不同的胰高血糖素原衍生的肽，包括參與包括葡萄糖穩態、胰島素分泌、胃排空和腸生長以及食物攝取的調節在內的各種生理功能的胰高血糖素(SEQ ID NO:701)、胰高血糖素樣肽-UGLP-1 ;如SEQ ID NO:703和SEQ ID NO:704提供的胺基酸7_36)、胰高血糖素樣肽-2(GLP-2 ；SEQ ID NO:708)和泌酸調節肽(OXM ；SEQ ID NO:706)。胰高血糖素是29個胺基酸的肽，其相當於前胰高血糖素原的胺基酸33-61，而產生的GLP-1為37個胺基酸肽，相當於前胰高血糖素原的胺基酸72-108。GLP-1 (7-36)醯胺(SEQ ID NO:704 ;(:端為精氨酸醯胺)或GLP_1(7_37)酸(SEQ ID NO:703 ;C端為甘氨酸)是GLP-1的生物學上的有效形式，在GLP-1受體上具有基本相等的活性。胰高血糖素是用於重度低`血糖症急性治療的救生藥物。據報告，泌酸調節肽具有抑制食慾和減輕體重的藥理能力。用GLP-1受體激動劑或穩定的GLP-1類似物的臨床研究證實，肽的這個家族為II型糖尿病的有效治療物。另外，從本質上講，它可能比胰島素療法更安全，因為它的葡萄糖依賴作用從而排除了低血糖症的可能性。結構-活性關係研究顯示，這三種肽(胰高血糖素、GLP-1和泌酸調節肽)每一種的N端組氨酸對於完整作用尤其重要，而且N端延伸形式嚴重削弱生物學效價。已知在結構上類似於胰高血糖素和GLP-1並具有相似活性的其它肽。例如，毒蜥外泌肽-4是存在於希拉毒蜥(Gila monster)唾液中的肽,其在結構上像GLP-1,並與胰高血糖素和GLP-1 —樣，增加胰島素釋放。另外，腸抑胃肽(GIP)亦稱葡萄糖依賴性促胰島素肽，是激素的促胰液素家族的成員。GIP來源於由GIP基因編碼的153個胺基酸的前蛋白，並作為有生物活性的42個胺基酸肽(SEQ ID NO:707)循環。GIP基因在小腸以及唾液腺中表達，並且是胃酸分泌的弱抑制劑。除其在胃中的抑制作用以外，在葡萄糖存在下，當以生理劑量給予時，GIP通過胰島β細胞增加胰島素釋放。一般認為，GIP作為刺激胰腺胰島素釋放的腸因子起作用，可在保持葡萄糖穩態中發揮生理作用。骨鈣蛋白(SEQ ID NO:709)是存在於骨和牙質中的非膠原蛋白。它由成骨細胞分泌，並被認為在礦化和鈣離子穩態中起一定作用。據報告，骨鈣蛋白在機體內起激素作用，引起胰腺中的β細胞釋放更多的胰島素，同時指導脂肪細胞釋放激素脂連蛋白，這增加了對胰島素的敏感性。與諸如骨鈣蛋白、GIP、胰高血糖素、GLP-1和泌酸調節肽等生物活性肽的治療應用有關的一個缺點是其在血漿中的半壽期極短(胰高血糖素和GLP-1為約2分鐘)。因此，為了獲得適當的血糖控制，需要長時間地連續給予天然胰高血糖素相關肽。胰高血糖素和GLP-1相關肽短的半壽期是被二肽基肽酶IV(DPP-1V)快速降解所引起的，該酶在第二和第三胺基酸之間切割。這種切割 不僅僅使天然肽失活，而且在胰高血糖素和GLP-1的情況下，在其相應的受體方面，縮短形式可能是功能性拮抗劑。因此，存在對療效較久的GIP、胰高血糖素、GLP-1和泌酸調節肽以及相關肽的變體的需要，以實現這些藥物作用機制的全部治療潛力。發明概述按照一些實施方案，提供選自以下的生物活性多肽的前藥衍生物:胰高血糖素、毒蜥外泌肽-4、GLP-U GLP-2、GIP、血管活性腸肽(VIP)、垂體腺苷酸環化酶激活多肽27(PACAP-27)、組氨酸甲硫氨酸肽(PHM)、泌酸調節肽、促胰液素、骨鈣蛋白、生長激素釋放激素以及前述活性多肽的類似物、衍生物和綴合物。前藥衍生物包含通過醯胺鍵與生物活性多肽的活性部位共價連接的二肽前藥元件。在一些實施方案中，二肽在幹擾生物活性多肽與其相應的受體或輔因子相互作用的能力的位置上與生物活性多肽共價結合。在一些實施方案中，二肽前藥元件與生物活性肽的氨基端連接。隨後在生理條件下和在缺乏酶活性時除去二肽，恢復多肽的全部活性。在一些實施方案中，提供具有A-B-Q通用結構的前藥。在這個實施方案中，Q為選自胰高血糖素超家族肽的生物活性肽，包括胰高血糖素相關肽、骨鈣蛋白以及上述生物活性肽的類似物、衍生物和綴合物；A-B表示通過醯胺鍵與生物活性肽連接的二肽前藥。更具體地講，在一些實施方案中，A為胺基酸或羥酸，B為N-烷基化胺基酸，其通過在(A-B中的)B的羧基和Q的胺之間形成醯胺鍵與Q連接。此外，在一些實施方案中，A、B或A-B與之連接的Q的胺基酸是非編碼胺基酸，且在生理條件下，在PBS中，A-B自Q的化學裂解在約I小時-約720小時內完成至少約90%。在另一個實施方案中，在生理條件下，在PBS中，A-B自Q的化學裂解在約I小時或約I周之內完成至少約50%。在一些實施方案中，選擇A和B以抑制A-B 二肽從Q上被哺乳動物血清中存在的酶的酶促切割。在一些實施方案中，選擇A和/或B使得在生理條件下在PBS中，A-B自Q的裂解半壽期不超過在包含DPP-1V蛋白酶的溶液中A-B自Q的裂解半壽期的2倍(即與在酶不存在的相同條件相比，在存在DPP-1V蛋白酶和生理條件下，A-B自Q的裂解發生的速度不大於2倍)。在一些實施方案中，A和/或B為D立體異構體構型的胺基酸。在一些示例性的實施方案中，A為D立體異構體構型的胺基酸，而B為L立體異構體構型的胺基酸。在一些示例性的實施方案中，A為L立體異構體構型的胺基酸，而B為D立體異構體構型的胺基酸。在一些示例性的實施方案中，A為D立體異構體構型的胺基酸，B為D立體異構體構型的胺基酸。在一些實施方案中，二肽前藥元件(A-B)包含具有下式I通用結構的化合物:
權利要求
1.一種前藥，所述前藥包含以下結構:A-B-Q ； 其中Q為胰高血糖素超家族肽； 其中A-B包含以下結構:
2.權利要求1的前藥，其中B選自甘氨酸(N-甲基)、甘氨酸(N-乙基)、甘氨酸(N-丙基)、甘氨酸(N- 丁基)、甘氨酸(N-戊基)、甘氨酸(N-己基)、甘氨酸(N-庚基)和甘氨酸(N-辛基)。
3.權利要求2的前藥，其中B為甘氨酸(N-甲基)。
4.權利要求2的前藥，其中B為甘氨酸(N-己基)。
5.一種前藥，所述前藥包含以下結構:A-B-Q ； 其中Q為胰高血糖素超家族肽； 其中A-B包含以下結構:
6.權利要求5的前藥，其中R4選自CH3>CH2 (C1-C4烷基)、CH2 (C1-C4)烯基、CH2 (C0-C4烷基)OH、CH2 (C0-C4 烷基)SH、CH2 (C0-C3 烷基)SCH3、CH2 (C0-C3 烷基)CONH2、CH2 (C0-C3 烷基)C00H、CH2 (C0-C4 烷基)NH2 和 CH2 (C0-C3 烷基)NHC (NH2+) NH2。
7.權利要求6的前藥，其中B選自丙氨酸(N-C1-Cltl烷基)、亮氨酸(N-C1-Cltl烷基)、甲硫氨酸(N-C1-Cltl燒基)、天冬醯胺(N-C1-Cltl燒基)、穀氨酸(N-C1-Cltl燒基)、天冬氨酸(N-C1-C10燒基)、穀氨醯胺(N-C1-Cltl燒基)、組氨酸(N-C1-Cltl燒基)、賴氨酸(N-C1-Cltl燒基)、精氨酸(N-C1-Cltl烷基)、絲氨酸(N-C1-Cltl烷基)和半胱氨酸(N-C1-Cltl烷基)。
8.權利要求7的前藥，其中B選自丙氨酸(N-C1-C6烷基)、亮氨酸(N-C1-C6烷基)、甲硫氨酸(N-C1-C6燒基)、天冬醯胺(N-C1-C6燒基)、穀氨酸(N-C1-C6燒基)、天冬氨酸(N-C1-C6燒基)、穀氨醯胺(N-C1-C6燒基)、組氨酸(N-C1-C6燒基)、賴氨酸(N-C1-C6燒基)、精氨酸(N-C1-C6烷基)、絲氨酸(N-C1-C6烷基)和半胱氨酸(N-C1-C6烷基)。
9.權利要求8的前藥，其中B選自丙氨酸(N-甲基)、亮氨酸(N-甲基)、甲硫氨酸(N-甲基)、天冬醯胺(N-甲基)、穀氨酸(N-甲基)、天冬氨酸(N-甲基)、穀氨醯胺(N-甲基)、組氨酸(N-甲基)、賴氨酸(N-甲基)、精氨酸(N-甲基)、絲氨酸(N-甲基)和半胱氨酸(N-甲基)。
10.權利要求5的前藥，其中R4選自CH2(Cq-C3烷基)(C3-C6環烷基)、CH2(Ctl-C3烷基)(C2-C5 雜環基)、CH2 (C0-C3 烷基)(C6-Cltl 芳基)R7, CH2 (C1-C3 烷基)(C3-C9 雜芳基)和CH2 (C0-C12烷基)(W1) C1-C12烷基，其中W1為選自N、S和O的雜原子，且其中R7選自H和OH。
11.權利要求10的前藥，其中B選自苯丙氨酸(N-C1-Cltl烷基)、酪氨酸(N-C1-Cltl烷基)和色氨酸(N-C1-Cltl烷基)。
12.權利要求11的前藥，其中B選自苯丙氨酸(N-C1-C6烷基)、酪氨酸(N-C1-C6烷基)和色氨酸(N-C1-C6烷基)。
13.權利要求12的前藥，其中B選自苯丙氨酸(N-甲基)、酪氨酸(N-甲基)和色氨酸(N-甲基)。
14.權利要求5的前藥，其中B為脯氨酸。
15.一種前藥，所述前藥包含以下結構:A-B-Q ； 其中Q為胰高血糖素超家族肽； 其中A-B包含以下結構:
16.權利要求15的前藥，其中R4為OKC1-C8烷基)2或者OKC1-C8烷基)0H。
17.權利要求16的前藥，其中B選自異亮氨酸(N-C1-Cltl烷基)、纈氨酸(N-C1-Cltl烷基)和蘇氨酸(N-C1-Cltl烷基)。
18.權利要求17的前藥，其中B選自異亮氨酸(N-C1-C6烷基)、纈氨酸(N-C1-C6烷基)和蘇氨酸(N-C1-C6烷基)。
19.權利要求18的前藥，其中B選自異亮氨酸(N-甲基)、纈氨酸(N-甲基)和蘇氨酸(N-甲基)。
20.權利要求1的前藥，其中所述脂族氨基為Q的N端胺基酸上的α氨基。
21.權利要求1的前藥，其中所述脂族氨基為Q的側鏈上的脂族氨基。
22.—種前藥，所述前藥包含以下結構:A-B-Q ； 其中Q為胰高血糖素超家族肽； 其中A-B包含以下結構:
23.權利要求22的前藥，其中B選自甘氨酸(N-甲基)、甘氨酸(N-乙基)、甘氨酸(N-丙基)、甘氨酸(N- 丁基)、甘氨酸(N-戊基)、甘氨酸(N-己基)、甘氨酸(N-庚基)和甘氨酸(N-辛基)。
24.權利要求23的前藥，其中B為甘氨酸(N-甲基)。
25.權利要求23的前藥，其中B為甘氨酸(N-己基)。
26.一種前藥，所述前藥包含以下結構:A-B-Q ；其中Q為胰高血糖素超家族肽； 其中A-B包含以下結構:
27.權利要求26的前藥，其中R4選自CH3iCH2(C1-C4烷基)、CH2 (C1-C4)烯基、CH2 (C0-C4烷基)OH、CH2 (C0-C4 烷基)SH、CH2 (C0-C3 烷基)SCH3、CH2 (C0-C3 烷基)CONH2、CH2 (C0-C3 烷基)C00H、CH2 (C0-C4 烷基)NH2 和 CH2 (C0-C3 烷基)NHC (NH2+) NH2。
28.權利要求27的前藥，其中B選自丙氨酸(N-C1-Cltl烷基)、亮氨酸(N-C1-Cltl烷基)、甲硫氨酸(N-C1-Cltl燒基)、天冬醯胺(N-C1-Cltl燒基)、穀氨酸(N-C1-Cltl燒基)、天冬氨酸(N-C1-C10燒基)、穀氨醯胺(N-C1-Cltl燒基)、組氨酸(N-C1-Cltl燒基)、賴氨酸(N-C1-Cltl燒基)、精氨酸(N-C1-Cltl烷基)、絲氨酸(N-C1-Cltl烷基)和半胱氨酸(N-C1-Cltl烷基)。
29.權利要求28的前藥，其中B選自丙氨酸(N-C1-C6烷基)、亮氨酸(N-C1-C6烷基)、甲硫氨酸(N-C1-C6燒基)、天冬醯胺(N-C1-C6燒基)、穀氨酸(N-C1-C6燒基)、天冬氨酸(N-C1-C6燒基)、穀氨醯胺(N-C1-C6燒基)、組氨酸(N-C1-C6燒基)、賴氨酸(N-C1-C6燒基)、精氨酸(N-C1-C6烷基)、絲氨酸(N-C1-C6烷基)和半胱氨酸(N-C1-C6烷基)。
30.權利要求29的前藥，其中B選自丙氨酸(N-甲基)、亮氨酸(N-甲基)、甲硫氨酸(N-甲基)、天冬醯胺(N-甲基)、穀氨酸(N-甲基)、天冬氨酸(N-甲基)、穀氨醯胺(N-甲基)、組氨酸(N-甲基)、賴氨酸(N-甲基)、精氨酸(N-甲基)、絲氨酸(N-甲基)和半胱氨酸(N-甲基)。
31.權利要求26的前藥，其中R4選自CH2(C0-C3烷基)(C3-C6環烷基)、CH2 (C0-C3烷基)(C2-C5 雜環基)、CH2 (C0-C3 烷基)(C6-Cltl 芳基)R7, CH2 (C1-C3 烷基)(C3-C9 雜芳基)和CH2 (C0-C12烷基)(W1) C1-C12烷基，其中W1為選自N、S和O的雜原子，且其中R7選自H和0H。
32.權利要求31的前藥，其中B選自苯丙氨酸(N-C1-Cltl烷基)、酪氨酸(N-C1-Cltl烷基)和色氨酸(N-C1-Cltl烷基)。
33.權利要求32的前藥，其中B選自苯丙氨酸(N-C1-C6烷基)、酪氨酸(N-C1-C6烷基)和色氨酸(N-C1-C6烷基)。
34.權利要求33的前藥，其中B選自苯丙氨酸(N-甲基)、酪氨酸(N-甲基)和色氨酸(N-甲基)。
35.權利要求26的前藥，其中B為脯氨酸。
36.一種前藥，所述前藥包含以下結構:A-B-Q ； 其中Q為胰高血糖素超家族肽； 其中A-B包含以下結構:
37.權利要求36的前藥，其中R4為OKC1-C8烷基)2或者OKC1-C8烷基)0H。
38.權利要求37的前藥，其中B選自異亮氨酸(N-C1-Cltl烷基)、纈氨酸(N-C1-Cltl烷基)和蘇氨酸(N-C1-Cltl烷基)。
39.權利要求38的前藥，其中B選自異亮氨酸(N-C1-C6烷基)、纈氨酸(N-C1-C6烷基)和蘇氨酸(N-C1-C6烷基)。
40.權利要求39的前藥，其中B選自異亮氨酸(N-甲基)、纈氨酸(N-甲基)和蘇氨酸(N-甲基)。
41.上述權利要求中的任一項所述的前藥，其中R1和R2獨立選自C1-Cltl烷基、C2-Cltl烯基、(C1-Cltl 烷基)OH、(C1-C10 烷基)SH、(C2-C3 烷基)SCH3、(C1-C4 烷基)CONH2、(C1-C4 烷基)COOH、(C1-C4 烷基)NH2、(C1-C4 烷基)NHC (NH2+) NH2、(C0-C4 烷基)(C3-C6 環烷基)、(C0-C4 烷基)(C2-C5 雜環基)、(Ctl-C4 烷基)(C6-Cltl 芳基)R7、(C1-C4 烷基)(C3-C9 雜芳基)和 C1-C12 烷基(W1) C1-C12烷基，其中W1為選自N、S和O的雜原子，或者R1和R2與它們所連接的原子一起形成C3-C12環烷基，且其中R7選自H和0 H。
42.權利要求41的前藥，其中A為氨基異丁酸。
43.上述權利要求中的任一項所述的前藥，其中R1為H，R2選自HX1-Cltl烷基、C2-Cltl烯基、(C1-Cltl 烷基)OH、(C1-C10 烷基)SH、(C2-C3 烷基)SCH3、(C1-C4 烷基)CONH2、(C1-C4 烷基)COOH、(C1-C4 烷基)NH2、(C1-C4 烷基)NHC (NH2+) NH2、(C0-C4 烷基)(C3-C6 環烷基)、(C0-C4 烷基)(C2-C5 雜環基)、(Ctl-C4 烷基)(C6-Cltl 芳基)R7、(C1-C4 烷基)(C3-C9 雜芳基)和 C1-C12 烷基(W1) C1-C12烷基，其中R7選自H和0H，其中W1為選自N、S和O的雜原子，或者R1和R2與它們所連接的原子一起形成C3-C12環烷基，或者R2和R5與它們所連接的原子一起形成4、5或者6元雜環。
44.權利要求43的前藥,其中A選自賴氨酸、半胱氨酸和丙氨酸。
45.權利要求43或者44的前藥，其中A具有d_立體化學結構。
46.上述權利要求中的任一項所述的前藥，其中A-B選自Aib-Gly(N-己基)、dLys-Gly (N-己基)、dCys-Gly (N-己基)、dAIa-GIy (N-己基)、Aib-Gly (N-甲基)、dLys-Gly (N-甲基)、dCys-Gly (N-甲基)、dAIa-GIy (N-己基)、Aib-Phe (N-甲基)、dLys-Phe (N-甲基)、dCys-Phe (N-甲基)或 dAIa-Phe (N-甲基)。
47.上述權利要求中的任一項所述的前藥，其中Q選自SEQID NO:1-564,566-570,573-575、577、579-580、585-612、616、618-632、634-642、647、657-684、701-732、742-768、801-878、883-919、1001-1262、1301-1371、1401-1518、1701-1708、1710、1711、1731-1734、1738、1740、1741、1745 和 1747-1776。
48.權利要求47的前藥，其中Q選自SEQID NO: 742-768。
49.上述權利要求中的任一項所述的前藥，其進一步包含與該前藥共價連接的親水部分。
50.權利要求49的前藥，其中該親水部分為聚乙二醇。
51.權利要求50的前藥，其中該聚乙二醇共價連接至A-B。
52.權利要求51的前藥，其中該聚乙二醇通過間隔基共價連接至A-B。
53.上述權利要求中的任一項所述的前藥，其進一步包含與該前藥共價連接的醯基或者燒基。
54.權利要求52的前藥，其中所述醯基或者烷基共價連接至A-B。
55.權利要求54的前藥，其中所述醯基或者烷基通過間隔基共價連接至A-B。
56.上述權利要求中的任一項所述的前藥，其中A-B自Q的化學裂解半壽期(t1/2)在生理條件下在PB S中為約6小時至約72小時。
全文摘要
本發明提供胰高血糖素超家族肽的前藥製劑，其中通過使二肽經由醯胺鍵與胰高血糖素超家族連接來修飾胰高血糖素超家族肽。本文公開的前藥具有延長的半壽期，並且在生理條件下通過由化學不穩定性驅動的非酶促反應轉化為活性形式。
文檔編號A61K38/26GK103179979SQ201180031415
公開日2013年6月26日 申請日期2011年6月14日 優先權日2010年6月24日
發明者R.D.戴馬志, 谷斌斌 申請人:印第安納大學研究及科技有限公司