[发明专利]卤素稳定型胰岛素

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年7月31日申请的美国临时申请号61/085,212的权益。

有关联邦政府资助的研究或开发的声明

本发明得到在由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)于资助号DK40949和DK074176中签订的合作协议下的政府支持。美国政府对本发明可享有一定的权利。

发明背景

本发明涉及抗热降解的多肽类似物。更具体地讲，本发明涉及热稳定型胰岛素类似物。甚至更具体地讲，本发明涉及通过将元素氟、氯或溴掺入胰岛素类似物的氨基酸中而实现化学稳定和热稳定的胰岛素类似物。这些元素归类为卤素，并且由于其原子半径、电负性、部分电荷的立体电子分布和对分子中相邻原子的立体电子性质的发射效应而不同于蛋白质的通常组分。

超稳定蛋白质(包括治疗药物和疫苗)的工程改造，对电力和冷藏条件受到限制的发展中国家和地区具有广泛的社会效益。胰岛素是易受热降解影响的治疗性蛋白质实例之一。糖尿病在非洲和亚洲的普遍盛行使得胰岛素的化学降解和物理降解面临更严峻的挑战。因为胰岛素类似物的化学降解速率与其相对稳定性呈负相关，所以在非洲和亚洲这样的形势严峻的地区设计超稳定制剂可提高胰岛素替代疗法的安全性和功效。

在药物化学中，已知在有机小分子中使用氟取代。氟化官能团对于广泛处方使用的小分子药物的功效十分关键，所述小分子药物例如胆固醇的生物合成抑制剂阿托伐他汀(Liptor^TM)以及用于治疗抑郁症和其它情感型障碍的选择性5-羟色胺重摄取抑制剂盐酸氟西汀(Prozac^TM)。尽管氟的原子半径类似于氢的原子半径，但是其巨大的诱导效应改变这些药物的立体电子性质，进而提高其生物活性。物理有机化学的类似考虑涉及掺入较大的卤素原子，例如氯和溴。小分子孟鲁司特钠(Singulair^TM)是白三烯抑制剂，其药学性质通过共价掺入氯原子而得到增强。

以前，人们的关注点集中在使用多个氟化脂族侧链(例如三氟-γ-CF₃-Val、三氟-δ-CF₃-Val、三氟-δ-CF₃-Ile、六氟-γ_1，2-CF₃-Val和六氟-δ_1，2-CF₃-Leu)以使与这种修饰有关的疏水性增加最大化。一个实例是模型α-螺旋基序即同二聚体卷轴螺旋的稳定。其界面的脂族链被三氟类似物同时取代，产生其稳定性提高0.3-2.0kcal/摩尔的氟核心。每个氟原子的稳定程度＜0.1kcal/摩尔。在无关联的α-螺旋结构域中通过一个内部Phe被五氟-Phe(F₅-Phe)¹取代而实现了每个氟原子更显著的稳定性(ΔΔG_u 0.6kcal/摩尔/5个氟原子)。稳定只发生在蛋白质的一个特定位置上，这就表明其机制需要特定的空间环境。相关的F₅-Phe修饰的结构域的结构与未修饰的结构域的结构相同。然而，结构稳定只是生物活性多肽要求的一个部分。还必需保持至少可观的活性。