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JP6005732B2 - 非ペプチド性重合体−インスリン多量体及びその製造方法 - Google Patents
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JP6005732B2 - 非ペプチド性重合体−インスリン多量体及びその製造方法 - Google Patents

非ペプチド性重合体−インスリン多量体及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、非ペプチド性重合体とインスリンが共有結合により調製された少なくとも２つの非ペプチド性重合体−インスリン結合体を含み、前記結合体がコバルトイオンと錯体を形成して多量体を形成してなる多量体、前記多量体を製造する方法及び製造用キット、前記多量体を有効成分として含む糖尿病予防又は治療用の薬学的組成物、並びに前記組成物を個体に投与して糖尿病を予防又は治療する方法に関する。
インスリンは、５１個のアミノ酸からなり、分子量が５８０８ダルトン(Ｄａ)である。インスリンは、膵臓のランゲルハンス島のβ細胞で産生され、生物学的活性を有する単量体の形態で血管に吸収されるまで、六量体（６つのインスリン分子が結合された単位)として貯蔵される。このような六量体の形成は、亜鉛イオンの配位結合と３つの二量体との疎水結合により促進される。六量体内には２箇所の金属イオン結合部位が存在し、各部位には３つの二量体に由来する３つのヒスチジン残基を含む。前記結合部位は、インスリン六量体の構造的状態(T or R state)により、六量体の両端部にそれぞれ存在するか、表部から中心へのトンネル構造の底面に存在する。
現在市販されているほとんどの組換えインスリン及びインスリンアナログは六量体の形態で存在する。すなわち、それらは六量体安定化化合物、亜鉛及びフェノール(又はクレゾール)を含む緩衝液に３ｍｇ／ｍＬ以上の濃度でインスリンを添加して調製される。六量体の形成は、単量体に比べて、線維化及び脱アミノ反応に対する優れた抵抗性を与えることにより、インスリンの安定性を向上させて有効な日数を延長させる。さらに、六量体の形成は、皮下注射時に単量体に比べて相対的に遅い血管吸収の態様を示すので、持続型の薬物学的効果をもたらす上で有利である。従来の研究によれば、遅い吸収率は、注射部位における分子サイズと毛細血管透過性の反比例の関係により説明される。六量体のこのような特性は、最近開発された持続型インスリンアナログにも適用されており、皮下注射後にインスリンの吸収が遅延又は持続する効果をもたらしている。代表的な例としては、天然インスリンのＢ鎖２９位のリジンに脂肪酸鎖が付着したインスリンデテミルが挙げられる(非特許文献１)。当該研究によれば、注射されたインスリンデテミルは、体内で二重六量体(dihexamer)を形成する一方、アルブミンとの疎水結合により巨大分子複合体を形成した。よって、皮下に投与された薬物の半分が皮下から毛細血管壁を通過して血中に吸収される時間、即ち、皮下の半減期が天然インスリン六量体に比べて４倍以上長くなった。
しかし、フェニルアラニン残基は六量体の構造安定化に寄与するので、天然インスリンのＢ鎖１位のアミノ酸であるフェニルアラニンが修飾されたインスリンアナログには六量体の形成が適用できないという限界がある。ＰＥＧ化インスリンを用いた従来の研究によれば(非特許文献２)、７５０Ｄａ又は２，０００ＤａのＰＥＧが天然インスリンのＢ鎖のＮ末端に付着したインスリンアナログをＵＶ−円偏光二色性分光法と沈降平衡法で分析した結果、０．１〜１．０ｍＭの濃度範囲ではほとんど単量体で存在することが確認された。それに対して、当該濃度範囲では、天然インスリンは概ね六量体形態で存在する。すなわち、ＰＥＧ化インスリンを六量体に形成して皮下注射すると、インスリンの吸収が持続する効果を得ることは困難であった。このようなインスリンアナログの他の例としては、アルブミン−インスリン結合体、グリコシル化インスリンなどが挙げられる。
Havelund et al., 2004 Hinds, et al., 2000
よって、このようなインスリンアナログの安定性、持続性などの薬物学的特性を向上させるための、インスリン変異体の多量体形成をもたらす形態の開発が求められている。
そこで、本発明者らはコバルトイオンを用いてＰＥＧ−インスリン六量体の形成を生じさせ、その薬物学的特性を分析した。その結果、ＰＥＧ−インスリン六量体をマイクロモル(μＭ)濃度からナノモル(ｎＭ)濃度に段階的に希釈することにより、単量体に徐々に分離し、ＰＥＧ−インスリン結合体やインスリン六量体に比べて流体力学的容積が大幅に増加し、市販の持続型インスリンに比べて安定した六量体構造を維持することを確認し、本発明を完成するに至った。
本発明は、非ペプチド性重合体とインスリンが共有結合調製された少なくとも２つの非ペプチド性重合体−インスリン結合体を含み、前記結合体がコバルトイオンと錯体を形成して多量体を形成してなる多量体を提供することを目的とする。
また、本発明は、非ペプチド性重合体−インスリン結合体と、コバルトイオンを含有する溶液とを反応させて、非ペプチド性重合体−インスリン多量体を生成する工程を含む非ペプチド性重合体−インスリン多量体の製造方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、前記非ペプチド性重合体−インスリン多量体を有効成分として含む糖尿病予防又は治療用の薬学的組成物を提供することを目的とする。
本発明は、前記薬学的組成物を糖尿病が発病しているか、発病する可能性のある個体に投与する工程を含む、動物の糖尿病予防又は治療の方法を提供することを目的とする。
本発明は、非ペプチド性重合体とインスリンが共有結合により調製された非ペプチド性重合体−インスリン結合体と、コバルトイオンを含有する溶液とを含み、前記溶液は、水溶液に溶解するとコバルト２価イオンを解離する塩及び酸化剤、水溶液に溶解するとコバルト２価イオンを解離する塩の水和物及び酸化剤、又は水溶液に溶解するとコバルト３価イオンを解離する塩もしくはその水和物を含む、前記非ペプチド性重合体−インスリン多量体製造用キットを提供することを目的とする。
本発明の非ペプチド性重合体−インスリン多量体は、非ペプチド性重合体−インスリン結合体やインスリン多量体に比べて、著しく大きな流体力学的容積及び安定性を有するという利点がある。よって、本発明の多量体は、皮下注射後に自然希釈により単量体に分離するまでは、容積が大きいので血中への早期吸収は生じない。よって、一度に多量の薬物を投与することができる。さらに、単量体に徐々に分離する性質を有するので、持続型インスリン剤形の開発に有用である。
Ａは、陽イオン交換クロマトグラフィーによりＢ鎖のＮ末端にＰＥＧ(５ｋ)が結合したインスリンを分離したクロマトグラムの結果である。Ｂは、陽イオン交換クロマトグラフィーによりＢ鎖のＮ末端にＰＥＧ(２０ｋ)が結合したインスリンを分離したクロマトグラムの結果である。 Ｇｌｕ−Ｃペプチドマッピングによる天然ヒトインスリンフラグメントのクロマトグラム(上)と、ＰＥＧ−インスリン結合体のクロマトグラム(下)とを比較することにより、ＰＥＧの付着位置を確認した結果である。 サイズ排除クロマトグラフィー(ＳＥＣ)を用いて、ＰＥＧ−インスリン結合体、コバルトＰＥＧ−インスリン六量体の流体力学的容積を、標準タンパク質(６つの白丸は、左上から順にアプロチニン：６．５ｋＤａ、リボヌクレアーゼ：１３．７ｋＤａ、コンアルブミン：７５ｋＤａ、免疫グロブリンＧ：１５０ｋＤａ、フェリチン：４４３ｋＤａ、サイログロブリン：６６９ｋＤａ)の溶出時間により決定された回帰直線に当てはめて測定した結果である。 精製されたコバルトＰＥＧ(５Ｋ)−インスリン六量体(黒三角)、コバルトＰＥＧ(２０ｋ)−インスリン六量体(黒四角)、コバルトインスリン六量体(黒丸)が、ＤＰＢＳ希釈により単量体に分解する程度を、サイズ排除クロマトグラムで評価した結果である。
本発明の一実施様態は、非ペプチド性重合体とインスリンが共有結合により調製された少なくとも２つの非ペプチド性重合体−インスリン結合体を含み、前記結合体がコバルトイオンと錯体を形成して多量体を形成してなる多量体を提供する。
本発明における「非ペプチド性重合体−インスリン結合体」とは、非ペプチド性重合体とインスリンが共有結合により結合して調製されたものを意味する。本発明における前記非ペプチド性重合体−インスリン結合体は、非ペプチド性重合体−インスリン多量体の構成要素である単量体としての役割を果たす。前記非ペプチド性重合体−インスリン結合体は、インスリンのＡ鎖のＮ末端、Ｂ鎖のＮ末端、又はＢ鎖２９位のリジンと非ペプチド性重合体が共有結合された結合体であることが好ましく、インスリンのＢ鎖のＮ末端と非ペプチド性重合体が共有結合された結合体であることがより好ましい。
本発明における「インスリン」とは、体内の血糖が高いときに膵臓から分泌され、肝臓、筋肉、脂肪組織で糖を吸収してグリコーゲンとして貯蔵し、脂肪を分解して、エネルギー源として用いることを抑制して、血糖を調節する機能を有するペプチドを意味する。このようなペプチドには、天然インスリン、インスリンアゴニスト、天然インスリン前駆物質、インスリン誘導体、インスリンフラグメント、インスリン変異体などが含まれる。
本発明における「天然インスリン」とは、膵臓から分泌されるホルモンであり、一般に細胞内へのグルコースの取り込みを促進し、脂肪の分解を抑制し、体内の血糖を調節する役割を果たす。インスリンは、血糖調節機能のないプロインスリン前駆体の形態から、処理を経て血糖調節機能を有するインスリンとなる。インスリンアミノ酸配列は次の通りである。
Ａ鎖：Ｇｌｙ−Ｉｌｅ−Ｖａｌ−Ｇｌｕ−Ｇｌｎ−Ｃｙｓ−Ｃｙｓ−Ｔｈｒ−Ｓｅｒ−Ｉｌｅ−Ｃｙｓ−Ｓｅｒ−Ｌｅu−Ｔｙｒ−Ｇｌｎ−Ｌｅｕ−Ｇｌｕ−Ａｓｎ−Ｔｙｒ−Ｃｙｓ−Ａｓｎ(配列番号１)
Ｂ鎖：Ｐｈｅ−Ｖａｌ−Ａｓｎ−Ｇｌｎ−Ｈｉｓ−Ｌｅｕ−Ｃｙｓ−Ｇｌｙ−Ｓｅｒ−Ｈｉｓ−Ｌｅｕ−Ｖａｌ−Ｇｌｕ−Ａｌａ−Ｌｅｕ−Ｔｙｒ−Ｌｅｕ−Ｖａｌ−Ｃｙｓ−Ｇｌｙ−Ｇｌｕ−Ａｒｇ−Ｇｌｙ−Ｐｈｅ−Ｐｈｅ−Ｔｙｒ−Ｔｈｒ−Ｐｒｏ−Ｌｙｓ−Ｔｈｒ(配列番号２)
前記天然インスリンは、Ａ鎖とＢ鎖が２つの鎖間ジスルフィド結合されたヘテロ二量体であり、Ａ鎖６位のシステインとＢ鎖７位のシステイン、Ａ鎖２０位のシステインとＢ鎖１９位のシステインがそれぞれジスルフィド結合を形成している。
本発明における「インスリンアゴニスト」とは、インスリンの構造に関係なく、インスリンの生体内の受容体に結合して、インスリンと同じ生物学的活性を示す物質を意味する。
本発明における「インスリン変異体」とは、天然インスリンとアミノ酸配列が少なくとも１つ異なるペプチドであり、体内で血糖調節機能を有するペプチドを意味する。前記インスリン変異体は、天然インスリンから一部のアミノ酸の置換、付加、欠失及び修飾のいずれかの方法又はそれらの方法の組み合わせにより製造することができる。
本発明における「インスリン誘導体」とは、天然インスリンと比較して、少なくとも８０％のアミノ酸配列の相同性を有し、アミノ酸残基の一部の基が化学的に置換(例えば、α-メチル化 、α-ヒドロキシル化)、欠失(例えば、脱アミノ反応)、又は修飾(例えば、N-メチル化)された形態であり、体内で血糖を調節する機能を有するペプチドを意味する。
本発明における「インスリンフラグメント」とは、インスリンのＮ末端又はＣ末端に１つ以上のアミノ酸が付加又は欠失された形態を意味し、付加されるアミノ酸は天然に存在しないアミノ酸(例えば、Ｄ型アミノ酸)であってもよく、このようなインスリンフラグメントは体内で血糖調節機能を有する。
本発明における「非ペプチド性重合体」とは、繰り返し単位が少なくとも２つ結合された生体適合性重合体を意味し、前記繰り返し単位はペプチド結合を除く任意の共有結合により互いに結合される。前記非ペプチド性重合体の分子量は１〜１００ｋＤａであり、好ましくは１〜２０ｋＤａである。
また、前記非ペプチド性重合体は、タンパク質に結合し得る単一末端又は両末端の反応基を有する。前記反応基は、アルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、マレイミド及びスクシンイミド誘導体からなる群から選択されることが好ましい。特に、前記非ペプチド性重合体が両末端に反応アルデヒド基の反応基を有する場合、非特異的反応を最小限に抑え、非ペプチド性重合体の両末端とインスリン及び免疫グロブリンとをそれぞれ結合するのに効果的である。アルデヒド結合による還元性アルキル化で生成された最終産物は、アミド結合により結合されたものよりはるかに安定している。アルデヒド反応基は、低いｐＨではＮ末端に選択的に反応し、高いｐＨ、例えばｐＨ９．０の条件ではリジン残基と共有結合を形成することができる。
本発明に使用可能な非ペプチド性重合体は、生分解性高分子、脂質重合体、キチン類、ヒアルロン酸及びそれらの組み合わせからなる群から選択されることが好ましく、前記生分解性高分子は、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコールとプロピレングリコールの共重合体、ポリオキシエチル化ポリオール、ポリビニルアルコール、ポリサッカライド、デキストラン、ポリビニルエチルエーテル、ポリ乳酸(ＰＬＡ)又はポリ乳酸−グリコール酸(ＰＬＧＡ)であることが好ましく、ポリエチレングリコール(ＰＥＧ)であることがより好ましい。また、当該分野に知られたこれらの誘導体や当該分野の技術水準で容易に製造できる誘導体も本発明に含まれる。例えば、Ｌ−γ−グルタミン酸が結合された非ペプチド性重合体を用いると、Ｌ−γ−グルタミン酸間の相互結合力により高分子のインスリン多量体の形成に有利に作用する。
本発明における「非ペプチド性重合体−インスリン多量体」又は「コバルト非ペプチド性重合体−インスリン多量体」とは、単量体である非ペプチド性重合体−インスリン結合体がコバルトイオンと錯体を形成した多量体であり、コバルトイオンが非ペプチド性重合体−インスリン多量体１分子と配位結合を形成した化合物が含まれる。
前記非ペプチド性重合体−インスリン多量体は、二量体、三量体、四量体、五量体、六量体であることが好ましく、六量体(非ペプチド性重合体−インスリン六量体)であることがより好ましい。
前記非ペプチド性重合体−インスリン多量体は、３価の陽イオンであるコバルトイオンにより形成された多量体であることが好ましいが、これに限定されるものではない。３価の陽イオンであるコバルトイオン(Ｃｏ(ＩＩＩ))は、配位結合を形成する金属イオンとして用いられ、前記インスリン結合体を多量体の形態にすることができる。３価の陽イオンであるコバルトイオンが、インスリンのＢ鎖１０位のヒスチジン(Ｂ１０Ｈｉｓ)において八面体配位を形成して、非ペプチド性重合体−インスリン六量体を形成するようにインスリン結合体を結合することが好ましい。
本発明の具体例として、非ペプチド性重合体−インスリン多量体の１つである非ペプチド性重合体−インスリン六量体は、２つ以上のコバルト３価イオンが、インスリン多量体１分子と配位的結合を形成した化合物を含む。ドーナッツ型断面を有する円筒形のインスリン六量体は、自然界で主に亜鉛２価イオンの配位結合と３つのインスリン二量体との疎水性結合により形成することができる。１つのインスリン六量体には２箇所の金属イオン結合部位が存在し、それぞれは３つの二量体に由来する３つのヒスチジン(Ｂ鎖１０位のアミノ酸)が関与する。非ペプチド性重合体−インスリン六量体の金属イオン結合部位に結合されたコバルト３価イオンは、六量体の構造を安定化させる。
このような本発明の非ペプチド性重合体−インスリン多量体は、非ペプチド性重合体−インスリン結合体やコバルトインスリン多量体に比べて、流体力学的容積がはるかに大きく、単量体に徐々に分離する特性を有するため生体持続性及び安定性に優れるという利点があるので、糖尿病の治療に有用である。
本発明の一実施例においては、インスリンのＢ鎖のＮ末端にＰＥＧを結合してモノペグ化非ペプチド性重合体−インスリン結合体を製造し(実施例１及び２)、そのｉｎ ｖｉｔｒｏ活性を確認した(実施例３)。
また、前記結合体とコバルトイオンを用いて六量体(コバルトＰＥＧ−インスリン六量体)を製造した場合に、流体力学的容積が大きく増加した(実施例４及び５)。前記コバルトＰＥＧ−インスリン六量体は、０．０４μＭの低い濃度でも２０％の六量体の比率を示すコバルトインスリン六量体とは異なり、７０％以上の六量体の比率を示す。よって、コバルトＰＥＧ−インスリン六量体は、低い濃度でも六量体剤形を形成することができるので安定している(実施例６)。また、コバルトＰＥＧ−インスリン六量体は、インスリンデテミルで構成されたレベミルや、インスリンのＢ鎖に置換及び挿入が生じたインスリングラルギン(glargine)が六量体として存在するランタスなどの市販の持続型インスリンに比べて、短い溶出時間及び低い分配係数を示し、前記市販のインスリンに比べて皮下注射後に大きな容積及び安定した六量体結合を維持することを示した(実施例７)。これらの結果は、本発明の非ペプチド性重合体−インスリン多量体が優れた生体持続性及び安定性を有し、前記多量体又はそれを含む組成物が糖尿病の治療に有用であることを裏付けるものである。
本発明の他の実施様態は、非ペプチド性重合体−インスリン結合体とコバルトイオンを含有する溶液とを反応させて、非ペプチド性重合体−インスリン多量体を生成する工程を含む、本発明による非ペプチド性重合体−インスリン多量体の製造方法を提供する。
本発明は、製造された非ペプチド性重合体−インスリン結合体とコバルトイオンを含有する溶液とを反応させて、本発明による非ペプチド性重合体−インスリン多量体を製造することができるが、前記非ペプチド性重合体−インスリン結合体は、例えば末端にアルデヒド、マレイミド及びスクシンイミド誘導体から選択される反応基を有する非ペプチド性重合体をインスリンと共有結合し、反応混合物から非ペプチド性重合体−インスリン結合体を分離する工程を経て製造することができる。
ここで、前記非ペプチド性重合体の反応基のうち前記スクシンイミド誘導体は、スクシンイミジルプロピオネート、ヒドロキシスクシンイミジル、スクシンイミジルカルボキシメチル又はスクシンイミジルカーボネートであってもよい。
前記コバルトイオンのモル比は、非ペプチド性重合体−インスリン結合体に対して０．１〜１であってもよい。
前記溶液は、溶液内にコバルトイオンを含有するものであれば制限なく用いることができ、前記溶液は、水溶液に溶解するとコバルト２価イオンを解離する塩、その水和物、水溶液に溶解するとコバルト２価イオンを解離する塩及び酸化剤、水溶液に溶解するとコバルト２価イオンを解離する塩の水和物及び酸化剤、又は水溶液に溶解するとコバルト３価イオンを解離する塩もしくはその水和物を含むことが好ましい。水溶液に溶解するとコバルト２価イオンを解離する塩及び酸化剤、水溶液に溶解するとコバルト２価イオンを解離する塩の水和物及び酸化剤、又は水溶液に溶解するとコバルト３価イオンを解離する塩もしくはその水和物を含むことがより好ましい。
前記コバルト２価イオンを解離する塩は塩化コバルト(ＩＩ)(ＣｏＣｌ２)であってもよく、コバルト３価イオンを解離する塩は塩化コバルト(ＩＩＩ)(ＣｏＣｌ３)であってもよい。
また、本発明に使用可能な酸化剤は、過酸化水素などのように水溶液状のコバルト２価イオンや非ペプチド性重合体−インスリン多量体内に結合されたコバルト２価イオンをコバルト３価イオンに変換する酸化力を有する物質を含む。前記酸化剤のモル比は、コバルト２価イオンに対して０．５〜５であることが好ましい。
前記反応は、ｐＨ５〜９の緩衝液内で行うことが好ましく、ｐＨ７．５〜８．５の緩衝液内で行うことがより好ましい。
本発明のさらに他の実施様態は、本発明の非ペプチド性重合体−インスリン多量体を有効成分として含む糖尿病予防又は治療用薬学的組成物を提供する。
本発明のさらに他の実施様態は、本発明の薬学的組成物を糖尿病が発病しているか、又は発病する可能性のある個体に投与する工程を含む糖尿病予防又は治療方法を提供する。
本発明における「糖尿病」とは、インスリンの分泌量が不足したり、正常な機能が行われないなどの代謝疾患を意味する。本発明の組成物を個体に投与することにより、血糖を調節して糖尿病を治療することができる。
本発明における「予防」とは、前記組成物の投与により糖尿病による症状を抑制したり、発病を遅延させるあらゆる行為を意味し、「治療」とは、前記組成物の投与により糖尿病による症状が好転又は有利に変化するあらゆる行為を意味する。前記糖尿病の治療は、糖尿病が発生し得る任意の哺乳動物に適用することができ、その例としてヒト及び霊長類だけでなく、ウシ、ブタ、ヒツジ、ウマ、イヌ、ネコなどの家畜が制限なく含まれるが、ヒトであることが好ましい。
本発明における「投与」とは、所定の適切な方法で患者に所定の物質を導入することを意味し、前記非ペプチド性重合体−インスリン多量体の投与経路は、薬物が標的組織に送達されるものであれば、いかなる一般的な経路を介して投与してもよい。様々な投与方法としては、腹腔内投与、静脈内投与、筋肉内投与、皮下投与、皮内投与、経口投与、局所投与、鼻内投与、肺内投与、直腸内投与などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。しかし、経口投与の場合はペプチドが消化されるので、経口用組成物は、活性薬剤をコーティングしたり、胃での分解から保護されるように剤形化することが好ましい。多量体は注射剤の形態で投与することが好ましい。また、薬学的組成物は、活性物質を標的細胞に送達することのできる任意の装置により投与することができる。
本発明の非ペプチド性重合体−インスリン多量体は、低濃度の範囲でも単量体に分離することなく維持されるので、薬学的組成物として優れた貯蔵性を有する(図４)。よって、本発明の薬学的組成物は、０．０１μＭ〜１００μＭ、好ましくは０．１μＭ〜１００μＭ、より好ましくは１μＭ〜１００μＭ、さらに好ましくは１０μＭ〜１００μＭの濃度の本発明による非ペプチド性重合体−インスリン多量体を含む。
本発明の薬学的組成物は、薬学的に許容される担体を含んでもよい。薬学的に許容される担体としては、経口投与の場合は結合剤、潤滑剤、崩壊剤、賦形剤、可溶化剤、分散剤、安定化剤、懸濁化剤、色素、香料などを用いることができる。注射剤の場合は緩衝剤、保存剤、無痛化剤、可溶化剤、等張化剤、安定化剤などを用いることができる。局所投与用の場合は基剤、賦形剤、潤滑剤、保存剤などを用いることができる。本発明の薬学的組成物の剤形は、前述したような薬学的に許容される担体と混合して様々な形態に製造することができる。例えば、経口投与の場合は錠剤、トローチ剤、カプセル剤、エリキシル剤、懸濁剤、シロップ剤、ウエハー剤などの形態に製造することができる。注射剤の場合は使い捨てアンプル又は複数回投薬形態に製造することができる。また、その他、溶液、懸濁液、錠剤、丸薬、カプセル剤、徐放型製剤などに剤形化することができる。
一方、製剤化に適する担体、賦形剤及び希釈剤としては、ラクトース、グルコース、スクロース、ソルビトール、マンニトール、キシリトール、エリトリトール、マルチトール、澱粉、アカシア、アルギネート、ゼラチン、リン酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、セルロース、メチルセルロース、微晶質セルロース、ポリビニルピロリドン、水、メチルヒドロキシベンゾエート、プロピルヒドロキシベンゾエート、タルク、ステアリン酸マグネシウム、鉱物油などを用いることができる。また、薬学的組成物は、充填剤、抗凝集剤、潤滑剤、湿潤剤、香料、防腐剤などをさらに含んでもよい。
前記本発明の組成物は、薬学的に有効な量で投与する。本発明における「薬学的に有効な量」とは、医学的治療に適用できる合理的な利益／リスク比で疾患を治療するのに十分な量を意味する。有効用量レベルは、個体の種類及び重症度、年齢、性別、薬物の活性、薬物に対する反応性、投与時間、投与経路及び排出率、治療期間、同時に用いられる薬物を含む要素、並びにその他医学分野で既知の要素により決定される。
本発明による非ペプチド性重合体−インスリン多量体は、非ペプチド性重合体−インスリン結合体やインスリン多量体に比べて生体持続性及び安定性に著しく優れるので、糖尿病の予防及び治療に有用である。よって、これを含む薬学的組成物を投与することにより、糖尿病の予防及び治療を図ることができる。
本発明のさらに他の実施様態は、非ペプチド性重合体とインスリンが共有結合された非ペプチド性重合体−インスリン結合体と、コバルトイオンを含有する溶液とを含み、前記溶液は、水溶液に溶解するとコバルト２価イオンを解離する塩及び酸化剤、水溶液に溶解するとコバルト２価イオンを解離する塩の水和物及び酸化剤、又は水溶液に溶解するとコバルト３価イオンを解離する塩もしくはその水和物を含む、本発明による非ペプチド性重合体−インスリン多量体製造用キットを提供する。
本発明の非ペプチド性重合体−インスリン多量体製造用キットにおいて、前記塩又はその水和物と酸化剤は、同じ容器又はそれぞれ別の容器に保管される。
また、本発明のキットは、最適な反応条件などを記載した使用説明書、薬学的に許容される担体をさらに含んでもよい。使用説明書には、パンフレット又はチラシの形態の案内冊子、キットに付着されたラベル、及びキットを含むパッケージの表面の説明が含まれる。また、案内書には、インターネットのように電子媒体により公開又は提供される情報が含まれる。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。ただし、下記実施例は本発明を例示するためのものであり、本発明の範囲がこれらに限定されるものではない。
実施例１：ＰＥＧ−インスリン結合体の合成と分離
５ｋ又は２０ｋの分子量を有するｍＰＥＧ−アルデヒド(モノメトキシポリエチレングリコール−アルデヒド)を天然ヒトインスリンのＢ鎖のＮ末端に結合するために、インスリンとｍＰＥＧ−アルデヒドのモル比を１：２、インスリン濃度を２ｍｇ／ｍＬとし、４℃で１２時間反応させた。ここで、反応は１００ｍＭの濃度のクエン酸ナトリウム緩衝液(ｐＨ６．０)内で行われ、還元剤である２０ｍＭのシアノ水素化ホウ素ナトリウム（ＳＣＢ）を添加した。ＨＲカラム(GE Healthcare)に充填されたＳＯＵＲＣＥ １５Ｓ(GE Healthcare)レジンを用いて、上記反応液からインスリンのＢ鎖のＮ末端でモノペグ化されたインスリンを分離した。図１に示すように、ＰＥＧ(５ｋ又は２０ｋ)−インスリン結合体はメインピークで観察された(図１)。
カラム：ＨＲカラムで包装されたＳｏｕｒｃｅ １５Ｓ ｍｅｄｉｕｍ (GE Healthcare)
流速：１．８ｍＬ／分
勾配：Ａ０→５０％１００分Ｂ(Ａ：２０ｍＭのクエン酸ナトリウム(ｐＨ３．０)＋６０％エタノール，Ｂ：Ａ＋０．５ＭのＫＣｌ)
実施例２：ＰＥＧ−インスリン結合体のペプチドマッピング
ＰＥＧ−インスリン結合体又は天然ヒトインスリンを、Ｇｌｕ−Ｃ(Roche Applied Science)で切断した。反応は、２０ｍＭのＨＥＰＥＳ緩衝液(ｐＨ８．２)、２５℃の温度、１２時間の条件で行った。反応物の分析は、逆相高速液体クロマトグラフィー方法を用いた。Ｊｕｐｉｔｅｒ ５ ｍｉｃｒｏｎ Ｃ１８カラム(Phenomenex, Inc.)をＡｇｉｌｅｎｔ １２００ Ｓｅｒｉｅｓモジュールで駆動した。図２に示すように、ほとんどのＰＥＧがインスリンのＢ鎖のＮ末端に結合していることが確認された(図２)。
カラム：Ｊｕｐｉｔｅｒ ５ ｍｉｃｒｏｎ Ｃ１８(Phenomenex, Inc.)
流速：１ｍＬ／分
勾配：Ａ１０→３０％６５分Ｂ，Ａ３０→４０％５分Ｂ(Ａ：２０ｍＭの硫酸ナトリウム、(ｐＨ２．０)，Ｂ：Ａ＋１００％アセトニトリル)
実施例３：Ｉｎ ｖｉｔｒｏ効力試験
Ｍｕｒｉｎｅ ３Ｔ３−Ｌ１線維芽細胞を、脂肪細胞に分化させるために 、デキサメタゾン、ＩＢＭＸ、インスリンが含まれる１０％ＦＢＳ／ＤＭＥＭ培地にて１ウェル当たり１．０×１０５の細胞密度で、４８ウェルプレートで培養した。分化した細胞をＤＰＢＳで３回洗浄し、その後無血清ＤＭＥＭにて４時間培養した。糖を含むＤＭＥＭに天然ヒトインスリン、ＰＥＧ(５Ｋ)−インスリン及びＰＥＧ(２０ｋ)−インスリンを適正濃度の範囲で準備し、その後分化した脂肪細胞が接種された４８ウェルプレートにそれぞれ投与した。３７℃で２４時間培養した後に、培地に残留している糖の濃度をＤ−Ｇｌｕｃｏｓｅ ａｓｓａｙ ｋｉｔ(Megazyme)で測定し、ＥＣ５０の値を計算して表１に示した。
Figure 0006005732
これらの結果は、ＰＥＧ−インスリンがインスリンとしての活性を有することを示すものである。
実施例４：コバルトＰＥＧ−インスリン六量体の製造及び精製
２０ｍＭのＨＥＰＥＳ緩衝液(ｐＨ８．２)において、ＰＥＧ−インスリン結合体と六量体１分子当たり３倍のコバルト比率が形成されるように、塩化コバルト溶液を混合した。コバルト２価イオンをコバルト３価に変換させるために、全コバルト２価イオンの２倍に相当する過酸化水素を添加し、その後２時間室温で放置した。その後、サイズ排除クロマトグラフィーを用いて、コバルトＰＥＧ−インスリン六量体を分離した。
カラム：Ｓｕｐｅｒｄｅｘ ２００ １６／６０ ｐｒｅｐ ｇｒａｄｅ(GE Healthcare)
流速：０．４ｍＬ／分
緩衝液：２０ｍＭのＨＥＰＥＳ(ｐＨ８．２)＋０．２ＭのＮａＣｌ
実施例５：コバルトＰＥＧ−インスリン六量体の流体力学的容積の測定
ＰＥＧ−インスリン結合体又はコバルトＰＥＧ−インスリン六量体の流体力学的容積の測定は、カラムにＳｕｐｅｒｄｅｘ ２００ １０／３００ ＧＬを用いたことを除いて、実施例４に示した条件で行った。回帰直線を標準タンパク質の溶出体積から計算した。分配係数(Ｋav)は次のように定義される。
Ｋav＝(Ｖe−Ｖ0)／(Ｖt−Ｖ0)
Ｖeは物質の溶出体積、Ｖ0はブルーデキストラン(Ｂｌｕｅ ｄｅｘｔｒａｎ)で測定された空隙容積、Ｖtはカラムの総容積である。
その結果、図３に示すように、コバルトＰＥＧ(５Ｋ)−インスリン六量体(３００ｋＤａ)は単量体(６０ｋＤａ)に比べて流体力学的容積が約５倍増加し、コバルトＰＥＧ(２０ｋ)−インスリン六量体(１，６００ｋＤａ)は単量体に比べて約１０倍増加したことが確認された(図３)。
これらの結果は、単量体に比べてコバルトＰＥＧ−インスリン多量体が著しく大きな流体力学的容積を有し、腎臓におけるクリアランス閾値を低くして生体持続性を向上させることを示すものである。
実施例６：希釈によるコバルトＰＥＧ−インスリン六量体の分離測定
１００μＭの濃度の精製されたコバルトＰＥＧ−インスリン六量体及びコバルトインスリン六量体を、ＤＰＢＳでそれぞれ１μＭ，０．１μＭ，０．０４μＭまで希釈した。室温で１６時間放置し、その後遠心濃縮機(Vivaspin 20, Sartorius)を用いて０．３ｍＭまで濃縮した。実施例５に示した条件で分析を行った。六量体と単量体の比率をピーク面積から換算した。その結果、図４に示すように、コバルトインスリン六量体(黒丸)は濃度が低くなるほど単量体への分離が急速に進み、０．０４μＭの濃度で六量体の比率が２０％に低下した。しかしながら、コバルトＰＥＧ(５Ｋ)−インスリン六量体(黒三角)及びコバルトＰＥＧ(２０ｋ)−インスリン六量体(黒四角)は、同じ濃度で六量体の比率が７０％以上に維持されていることが確認された(図４)。
これらの結果は、コバルトＰＥＧ−インスリン六量体が、コバルト−インスリン六量体に比べて低い濃度でも六量体を形成し、安定して存在して単量体に徐々に分離する性質を示すので、持続型インスリン六量体製剤の開発に有用であることを示すものである。
実施例７：サイズ排除クロマトグラフィーを用いた市販の持続型インスリンとコバルトＰＥＧ−インスリン六量体の分子サイズの比較
サイズ排除クロマトグラフィーを用いて、皮下に注射されたインスリン製剤の分子サイズ及び自然希釈によるサイズ変化を間接的に予測することができる(非特許文献１)。代表的な市販の持続型インスリンであるレベミルとランタスを対照群とし、コバルトＰＥＧ−インスリン六量体の相対的な分子サイズを比較した。皮下に類似した環境を作成するために、緩衝液にＤＰＢＳを用いたことを除いて、実施例４に示した条件でクロマトグラフィーを行った。
その結果、表２に示すように、コバルトＰＥＧ−インスリン六量体は、レベミルやランタスに比べて短い溶出時間及び低い分配係数を示す。これらの結果から、コバルトＰＥＧ−インスリン六量体は、前述した２つの持続型インスリンに比べて、皮下注射後に大きな容積及び安定した六量体結合を維持するものと予測される(表２)。
Figure 0006005732

Claims (19)

  1. 非ペプチド性重合体とインスリンが共有結合により調製された少なくとも２つの非ペプチド性重合体−インスリン結合体を含み、前記結合体が３価のコバルトイオンにより結合されて多量体を形成してなる、非ペプチド性重合体−インスリン多量体。
  2. 前記非ペプチド性重合体−インスリン結合体が、インスリンのＡ鎖のアミノ末端、Ｂ鎖のアミノ末端、又はＢ鎖２９位のリジンと、非ペプチド性重合体を共有結合により調製されてなる、請求項１に記載の多量体。
  3. 前記インスリンが、天然インスリン、天然インスリンから一部のアミノ酸の置換、付加、欠失及び修飾のいずれかの方法又はそれらの組み合わせにより調製された変異体、又はそれらのフラグメントである、請求項１に記載の多量体。
  4. 前記非ペプチド性重合体が、生分解性高分子、脂質重合体、キチン類、ヒアルロン酸及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の多量体。
  5. 前記生分解性高分子が、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコールとプロピレングリコールの共重合体、ポリオキシエチル化ポリオール、ポリビニルアルコール、ポリサッカライド、デキストラン、ポリビニルエチルエーテル、ポリ乳酸及びポリ乳酸−グリコール酸からなる群から選択される、請求項４に記載の多量体。
  6. 前記生分解性高分子がポリエチレングリコールである、請求項５に記載の多量体。
  7. インスリンと共有結合する非ペプチド性重合体の反応基が、アルデヒド基、プロピオンアルデヒド基、ブチルアルデヒド基、マレイミド基及びスクシンイミド誘導基からなる群から選択される、請求項１に記載の多量体。
  8. インスリンが天然インスリンである請求項１記載の多量体。
  9. 前記非ペプチド性重合体−インスリン多量体が、非ペプチド性重合体−インスリン六量体である、請求項１に記載の多量体。
  10. 非ペプチド性重合体−インスリン結合体と３価のコバルトイオンを含有する溶液とを反応させて非ペプチド性重合体−インスリン多量体を生成する工程を含む、請求項１〜７及び９のいずれかに記載の非ペプチド性重合体−インスリン多量体を製造する方法。
  11. 前記溶液が、水溶液に溶解するとコバルト３価イオンを解離する塩もしくはその水和物を含む、請求項１０に記載の製造方法。
  12. 前記コバルト３価イオンを解離する塩が塩化コバルト(ＩＩＩ)(ＣｏＣｌ３)である、請求項１１に記載の製造方法。
  13. 前記３価のコバルトイオンのモル比が、非ペプチド性重合体−インスリン結合体に対して０．１〜１である、請求項１０に記載の製造方法。
  14. 前記反応がｐＨ５〜９の緩衝液内で行われる、請求項１０に記載の製造方法。
  15. 請求項１〜７及び９のいずれかの非ペプチド性重合体−インスリン多量体を有効成分として含む糖尿病予防又は治療用の薬学的組成物。
  16. 前記非ペプチド性重合体−インスリン多量体が０．０１μＭ〜１００μＭの濃度で含まれる、請求項１５に記載の組成物。
  17. 糖尿病予防又は治療用の薬学的組成物を製造するための、請求項１記載の非ペプチド性重合体−インスリン多量体の使用。
  18. 非ペプチド性重合体とインスリンが共有結合により調製された非ペプチド性重合体−インスリン結合体と、３価のコバルトイオンを含有する溶液とを含み、前記溶液は、水溶液に溶解するとコバルト３価イオンを解離する塩もしくはその水和物を含む、請求項１〜７及び９のいずれかに記載の非ペプチド性重合体−インスリン多量体の製造用キット。
  19. 前記塩又はその水和物と酸化剤は、それぞれ別の容器に保管されてなる請求項１８に記載のキット。
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