[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

EA041658B1 - NEW INSULIN ANALOGUES AND THEIR APPLICATIONS - Google Patents

NEW INSULIN ANALOGUES AND THEIR APPLICATIONS Download PDF

Info

Publication number
EA041658B1
EA041658B1 EA201890584 EA041658B1 EA 041658 B1 EA041658 B1 EA 041658B1 EA 201890584 EA201890584 EA 201890584 EA 041658 B1 EA041658 B1 EA 041658B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
insulin
seq
chain
cys
leu
Prior art date
Application number
EA201890584
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Джин Ён КИМ
Ых Лим О
Джон Су Ли
Хён Гю ЛИМ
Ин Юнг ЧХОЙ
Се Чан КВОН
Original Assignee
Ханми Фарм. Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ханми Фарм. Ко., Лтд. filed Critical Ханми Фарм. Ко., Лтд.
Publication of EA041658B1 publication Critical patent/EA041658B1/en

Links

Description

Область изобретенияField of invention

Настоящее изобретение относится к новому аналогу инсулина и, конкретнее, к аналогу инсулина с улучшенным in vitro-эффектом по сравнению с нативным инсулином, и к их применению.The present invention relates to a novel insulin analog, and more particularly to an insulin analog with improved in vitro performance over native insulin, and their uses.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

Инсулин представляет собой гормон, контролирующий уровень глюкозы в крови, секретируемый поджелудочной железой и приводящий к перемещению избыточной глюкозы из крови в клетки, посредством чего он обеспечивает их источником энергии и поддерживает нормальный уровень глюкозы. Тем не менее, пациенты с диабетом не могут поддерживать нормальные инсулиновые функции из-за дефицита инсулина, инсулинорезистентности и утраты функции бета-клеток. В результате, пациенты с диабетом не могут использовать глюкозу крови в качестве источника энергии, но демонстрируют симптомы гипергликемии с высоким уровнем глюкозы и выводят глюкозу с мочой, что приводит к различным осложнениям. Соответственно, пациентам с диабетом и нарушениями секреции инсулина (тип I) или инсулинорезистентностью (тип II) в высшей степени необходимо введение инсулина, позволяющее им поддерживать нормальные уровни глюкозы в крови.Insulin is a blood glucose-controlling hormone secreted by the pancreas that causes excess glucose to move from the blood into the cells, whereby it provides them with an energy source and maintains normal glucose levels. However, diabetic patients cannot maintain normal insulin function due to insulin deficiency, insulin resistance, and loss of beta cell function. As a result, diabetic patients cannot use blood glucose as an energy source, but show symptoms of hyperglycemia with high glucose levels and excrete glucose in the urine, leading to various complications. Accordingly, patients with diabetes and disorders of insulin secretion (type I) or insulin resistance (type II) highly require insulin to allow them to maintain normal blood glucose levels.

Человеческий инсулин состоит из двух полипептидных цепей, т.е. А-цепи и В-цепи, содержащими 21 и 30 аминокислот, соответственно, соединенных друг с другом двумя дисульфидными связями. Поскольку инсулин имеет очень короткий период полувыведения in vivo, как и другие белковые и пептидные гормоны, он не способен оказывать продолжительный терапевтический эффект, и поэтому существует проблема, состоящая в необходимости его постоянного и частого введения для того, чтобы он оказывал свой эффект. Частое введение инсулина доставляет пациентам сильную боль и дискомфорт, и поэтому существует потребность в улучшении введения с точки зрения приверженности пациентов к лечению, их безопасности и удобства.Human insulin consists of two polypeptide chains, i.e. A-chains and B-chains, containing 21 and 30 amino acids, respectively, connected to each other by two disulfide bonds. Since insulin has a very short in vivo half-life, like other protein and peptide hormones, it is not able to exert a long-term therapeutic effect, and therefore there is a problem that it must be administered continuously and frequently in order to have its effect. Frequent administration of insulin causes severe pain and discomfort to patients, and therefore there is a need to improve administration in terms of patient adherence to treatment, their safety and convenience.

Соответственно, исследования были сосредоточены на разработке различных белковых композиций, химических конъюгатов и так далее для улучшения терапевтических эффектов, а также качества жизни пациентов, благодаря снижению частоты введения за счет увеличения периода полувыведения этих белковых лекарственных средств, таких как инсулин, in vivo.Accordingly, research has been focused on the development of various protein formulations, chemical conjugates, and so on to improve therapeutic effects as well as the quality of life of patients by reducing the frequency of administration by increasing the in vivo half-life of these protein drugs such as insulin.

Известно, что инсулин удаляет глюкозу из крови, связываясь с рецепторами инсулина, и что эффект инсулина можно контролировать, изменяя последовательность нативного инсулина. In vivo-эффект инсулина можно контролировать заменой аминокислоты (аминокислот) инсулина другой аминокислотой (аминокислотами) или делецией определенной аминокислоты (аминокислот) инсулина. Поскольку производные инсулина с высокой активностью могут оказывать эффекты, эквивалентные эффектам нативного инсулина или превосходящие их, даже в небольшом количестве, они могут, таким образом, быть крайне желательны с терапевтической точки зрения. В частности, аминокислотные замены в А-цепи и/или В-цепи инсулина были широко изучены с точки зрения фармакокинетического эффекта действия инсулина после подкожной инъекции.It is known that insulin removes glucose from the blood by binding to insulin receptors, and that the effect of insulin can be controlled by changing the sequence of native insulin. The in vivo effect of insulin can be controlled by replacing the amino acid(s) of insulin with another amino acid(s) or by deleting a specific amino acid(s) of insulin. Since highly potent insulin derivatives can have effects equivalent to or superior to those of native insulin, even in small amounts, they may thus be highly desirable from a therapeutic point of view. In particular, amino acid substitutions in the A chain and/or B chain of insulin have been extensively studied in terms of the pharmacokinetic effect of insulin action after subcutaneous injection.

В этих условиях авторы настоящего изобретения провели всесторонние исследования для улучшения эффекта действия инсулина и, в результате, они обнаружили, что аналоги инсулина с модификацией (модификациями) определенного аминокислотного остатка (остатков) А-цепи и/или В-цепи инсулина демонстрируют существенно улучшенный in vitro-эффект, по сравнению с нативным инсулином, и что они могут поэтому быть эффективно использованы для лечения диабета, завершив посредством этого настоящее изобретение.Under these conditions, the present inventors have carried out extensive studies to improve the effect of insulin action, and as a result, they have found that insulin analogs with modification(s) of certain amino acid residue(s) of the insulin A chain and/or B chain show a significantly improved vitro effect compared to native insulin and that they can therefore be effectively used in the treatment of diabetes, thereby completing the present invention.

Описание изобретенияDescription of the invention

Техническая проблема.Technical problem.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение нового аналога инсулина и, конкретно, аналога инсулина с улучшенным in vitro-эффектом по сравнению с нативным инсулином.It is an object of the present invention to provide a novel insulin analog, and in particular an insulin analog with an improved in vitro effect compared to native insulin.

Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение фармацевтической композиции для лечения диабета, содержащей аналог инсулина в качестве активного ингредиента.Another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for the treatment of diabetes containing an insulin analog as an active ingredient.

Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение способа лечения диабета, включающего введение аналога инсулина или фармацевтической композиции, содержащей аналог инсулина в качестве активного ингредиента, субъекту, нуждающемуся в этом.Another object of the present invention is to provide a method for treating diabetes comprising administering an insulin analogue or a pharmaceutical composition containing an insulin analogue as an active ingredient to a subject in need thereof.

Техническое решение.Technical solution.

Для решения указанных выше задач в одном аспекте согласно настоящему изобретению предложен аналог инсулина, содержащий А-цепь SEQ ID NO: 3, представленную следующей общей формулой 1, и В-цепь SEQ ID NO: 4, представленную следующей общей формулой 2.To solve the above problems, in one aspect, according to the present invention, there is provided an insulin analog containing the A chain of SEQ ID NO: 3, represented by the following general formula 1, and the B chain of SEQ ID NO: 4, represented by the following general formula 2.

Общая формула 1General Formula 1

Xaal-Ile-Val-Glu-Xaa2-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Xaa3-Leu-Xaa4-Gln-Xaa5-Glu-AsnXaa6-Cys-Xaa7 (SEQ ID NO: 3)Xaal-Ile-Val-Glu-Xaa2-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Xaa3-Leu-Xaa4-Gln-Xaa5-Glu-AsnXaa6-Cys-Xaa7 (SEQ ID NO: 3)

В приведенной выше общей формуле 1:In the above general formula 1:

Xaa1 представляет собой аланин, глицин, глутамин, гистидин, глутаминовую кислоту или аспарагин;Xaa1 is alanine, glycine, glutamine, histidine, glutamic acid, or asparagine;

Хаа2 представляет собой аланин, глутаминовую кислоту, глутамин, гистидин или аспарагин;Xa2 is alanine, glutamic acid, glutamine, histidine or asparagine;

- 1 041658- 1 041658

Хаа3 представляет собой аланин, серин, глутамин, глутаминовую кислоту, гистидин или аспарагин;Xa3 is alanine, serine, glutamine, glutamic acid, histidine or asparagine;

Хаа4 представляет собой аланин, тирозин, глутаминовую кислоту, гистидин, лизин, аспарагиновую кислоту или аспарагин;Xaa4 is alanine, tyrosine, glutamic acid, histidine, lysine, aspartic acid or asparagine;

Хаа5 представляет собой аланин, лейцин, тирозин, гистидин, глутаминовую кислоту или аспарагин;Xaa5 is alanine, leucine, tyrosine, histidine, glutamic acid or asparagine;

Хаа6 представляет собой аланин, тирозин, серин, глутаминовую кислоту, гистидин или аспарагин; иXa6 is alanine, tyrosine, serine, glutamic acid, histidine or asparagine; And

Хаа7 представляет собой аспарагин, глицин, гистидин или аланин.Xaa7 is asparagine, glycine, histidine or alanine.

Общая формула 2General Formula 2

Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Xaa8-Leu-Val-CysGly-Glu-Arg-Gly-Phe-Xaa9-Tyr-Xaal0-Xaall-Lys-Thr (SEQ Ш NO: 4)Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Xaa8-Leu-Val-CysGly-Glu-Arg-Gly-Phe-Xaa9-Tyr- Xaal0-Xaall-Lys-Thr (SEQ W NO: 4)

В приведенной выше общей формуле 2:In the above general formula 2:

Хаа8 представляет собой тирозин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует;Xaa8 is tyrosine, glutamic acid, or aspartic acid, or is absent;

Хаа9 представляет собой фенилаланин или отсутствует;Xaa9 is phenylalanine or absent;

Xaa10 представляет собой треонин или отсутствует; иXaa10 is threonine or absent; And

Xaa11 представляет собой пролин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует (при условии, что пептид, содержащий А-цепь SEQ ID NO: 1 и В-цепь SEQ ID NO: 2, исключен).Xaa11 is proline, glutamic acid or aspartic acid, or absent (provided that the peptide containing the A chain of SEQ ID NO: 1 and the B chain of SEQ ID NO: 2 is excluded).

В более конкретном типичном воплощении аналог инсулина характеризуется тем, что он содержит А-цепь общей формулы 1 и В-цепь, где в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 отсутствует и Хаа10 представляет собой треонин.In a more specific exemplary embodiment, the insulin analogue is characterized in that it contains an A chain of general formula 1 and a B chain, where in the B chain of SEQ ID NO: 4 Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is absent and Xaa10 is threonine.

Аналог инсулина характеризуется тем, что он содержит А-цепь общей формулы 1 и В-цепь, где в Вцепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 представляет собой фенилаланин и Хаа10 отсутствует.The insulin analogue is characterized in that it contains an A chain of general formula 1 and a B chain, where Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is phenylalanine and Xa10 is absent in the Chain of SEQ ID NO: 4.

В другом типичном воплощении аналог инсулина характеризуется тем, что в А-цепи SEQ ID NO: 3 Xaa1 представляет собой глицин, Хаа2 представляет собой глутамин, Хаа3 представляет собой серин, Хаа4 представляет собой глутаминовую кислоту, Хаа5 представляет собой лейцин, Хаа6 представляет собой тирозин и Хаа7 представляет собой аспарагин, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 представляет собой фенилаланин, Хаа10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин.In another exemplary embodiment, the insulin analogue is characterized in that, in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is glutamic acid, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine, and Xaa7 is asparagine, and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is phenylalanine, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline.

В еще одном типичном воплощении аналог инсулина характеризуется тем, что в А-цепи SEQ ID NO: 3 Xaa1 представляет собой глицин, Хаа2 представляет собой глутамин, Хаа3 представляет собой серин, Хаа4 представляет собой аспарагин, Хаа5 представляет собой лейцин, Хаа6 представляет собой тирозин и Хаа7 представляет собой аспарагин, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 представляет собой фенилаланин, Хаа10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин.In another exemplary embodiment, the insulin analog is characterized in that, in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is asparagine, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine, and Xaa7 is asparagine, and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is phenylalanine, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline.

В еще одном типичном воплощении аналог инсулина характеризуется тем, что в А-цепи SEQ ID NO: 3 Xaa1 представляет собой глицин, Хаа2 представляет собой глутамин, Хаа3 представляет собой серин, Хаа4 представляет собой глутаминовую кислоту, Хаа5 представляет собой лейцин, Хаа6 представляет собой тирозин и Хаа7 представляет собой аспарагин, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 отсутствует, Хаа10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин.In another exemplary embodiment, the insulin analog is characterized in that, in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is glutamic acid, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine and Xaa7 is asparagine, and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is absent, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline.

В еще одном типичном воплощении аналог инсулина характеризуется тем, что в А-цепи SEQ ID NO: 3 Xaa1 представляет собой глицин, Хаа2 представляет собой глутамин, Хаа3 представляет собой серин, Хаа4 представляет собой аланин, Хаа5 представляет собой лейцин, Хаа6 представляет собой тирозин и Хаа7 представляет собой аспарагин, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой глутаминовую кислоту, Хаа9 отсутствует, Хаа10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин.In another exemplary embodiment, the insulin analog is characterized in that, in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is alanine, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine, and Xaa7 is asparagine, and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is glutamic acid, Xaa9 is absent, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline.

В еще одном типичном воплощении аналог инсулина по настоящему изобретению характеризуется тем, что:In yet another exemplary embodiment, the insulin analog of the present invention is characterized in that:

в А-цепи SEQ ID NO: 3 Хаа4 представляет собой глутаминовую кислоту, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа9 представляет собой фенилаланин; или в А-цепи SEQ ID NO: 3 Xaa4 представляет собой аспарагин, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа9 представляет собой фенилаланин; или в А-цепи SEQ ID NO: 3 Хаа4 представляет собой глутаминовую кислоту, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа9 отсутствует; или в А-цепи SEQ ID NO: 3 Хаа4 представляет собой аланин, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой глутаминовую кислоту и Хаа9 отсутствует;in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa4 is glutamic acid, and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa9 is phenylalanine; or in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa4 is asparagine and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa9 is phenylalanine; or in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa4 is glutamic acid, and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa9 is absent; or in the A chain of SEQ ID NO: 3 Xaa4 is alanine and in the B chain of SEQ ID NO: 4 Xaa8 is glutamic acid and Xaa9 is absent;

без ограничения указанными вариантами.without being limited to the above options.

В еще одном типичном воплощении аналог инсулина по настоящему изобретению содержит аминокислотную последовательность SEQ ID NO: 16, 18, 20 или 22.In yet another exemplary embodiment, the insulin analog of the present invention comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 16, 18, 20, or 22.

В другом аспекте согласно настоящему изобретению предложена нуклеиновая кислота, кодирующая аналог инсулина.In another aspect, the present invention provides a nucleic acid encoding an insulin analogue.

- 2 041658- 2 041658

В типичном воплощении нуклеиновая кислота по настоящему изобретению содержит нуклеотидные последовательности, выбранные из группы, состоящей из SEQ ID NO: 15, 17, 19 и 21.In a typical embodiment, the nucleic acid of the present invention comprises nucleotide sequences selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 15, 17, 19 and 21.

В еще одном аспекте согласно настоящему изобретению предложен рекомбинантный вектор экспрессии, содержащий указанную нуклеиновую кислоту.In another aspect, the present invention provides a recombinant expression vector containing said nucleic acid.

В еще одном аспекте согласно настоящему изобретению предложен трансформант, трансформированный рекомбинантным вектором экспрессии.In yet another aspect, the present invention provides a transformant transformed with a recombinant expression vector.

В еще одном аспекте согласно настоящему изобретению предложен способ получения аналога инсулина, включающий:In yet another aspect, the present invention provides a process for preparing an insulin analog, comprising:

а) получение рекомбинантного вектора экспрессии, содержащего нуклеиновую кислоту, кодирующую пептид-аналог инсулина;a) obtaining a recombinant expression vector containing a nucleic acid encoding a peptide analogue of insulin;

б) трансформацию клетки-хозяина рекомбинантным вектором экспрессии и получение трансформанта из указанной клетки-хозяина;b) transforming a host cell with a recombinant expression vector and obtaining a transformant from said host cell;

в) культивирование трансформанта и экспрессию пептида-аналога инсулина; иc) cultivation of the transformant and expression of the insulin analogue peptide; And

г) выделение и очистку экспрессированного пептида-аналога инсулина.d) isolating and purifying the expressed insulin analogue peptide.

В еще одном аспекте согласно настоящему изобретению предложена фармацевтическая композиция для лечения диабета, содержащая аналог инсулина в качестве активного ингредиента и фармацевтически приемлемый носитель.In yet another aspect, the present invention provides a pharmaceutical composition for the treatment of diabetes comprising an insulin analogue as an active ingredient and a pharmaceutically acceptable carrier.

Полезные эффекты.beneficial effects.

Аналоги инсулина по настоящему изобретению демонстрируют значительно улучшенный in vitroэффект по сравнению с нативным инсулином, и поэтому ожидают, что введение указанных аналогов инсулина даже в небольшом количестве будет достаточным для лечения и, таким образом, их можно будет эффективно использовать для лечения диабета.The insulin analogues of the present invention show a significantly improved in vitro effect compared to native insulin, and therefore it is expected that administration of these insulin analogues, even in a small amount, will be sufficient for treatment and thus they can be effectively used for the treatment of diabetes.

Описание графических материаловDescription of graphic materials

На фиг. 1 показан результат анализа чистоты аналогов инсулина по настоящему изобретению посредством белкового электрофореза и, в качестве примера, результат для аналога инсулина 1 (дорожка 1 - маркер размера; и дорожка 2 - аналог инсулина 1).In FIG. 1 shows the result of purity analysis of the insulin analogs of the present invention by protein electrophoresis and, as an example, the result for insulin analog 1 (lane 1 is a size marker; and lane 2 is insulin analog 1).

На фиг. 2 показан результат анализа чистоты аналогов инсулина по настоящему изобретению посредством хроматографии с обращенной фазой и эксклюзионной хроматографии и, в качестве примера, результат для аналога инсулина 1.In FIG. 2 shows the result of the analysis of the purity of the insulin analogs of the present invention by reverse phase and size exclusion chromatography and, as an example, the result for insulin analog 1.

На фиг. 3 показан результат пептидного картирования аналогов по настоящему изобретению и, в качестве примера, результат для аналога инсулина 1, где USP-инсулин соответствует нативному инсулину, использованному в качестве контроля.In FIG. 3 shows the result of peptide mapping of analogs of the present invention and, as an example, the result for insulin analog 1, where USP insulin corresponds to native insulin used as a control.

Наилучший вариант осуществления изобретенияBest Mode for Carrying Out the Invention

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

В то же время, каждое из объяснений и типичных воплощений, раскрытых здесь, применимо к другим объяснениям и типичным воплощениям. Т.е. объем настоящего изобретения включает все возможные комбинации различных элементов, раскрытых здесь. Кроме того, объем настоящего изобретения не следует ограничивать конкретными описаниями, приведенными ниже.At the same time, each of the explanations and exemplary embodiments disclosed herein is applicable to other explanations and exemplary embodiments. Those. the scope of the present invention includes all possible combinations of the various elements disclosed here. In addition, the scope of the present invention should not be limited by the specific descriptions below.

Настоящее изобретение относится к новому инсулину и, конкретно, к аналогу инсулина с улучшенным in vitro-эффектом по сравнению с нативным инсулином.The present invention relates to a new insulin and, in particular, to an insulin analogue with improved in vitro effect compared to native insulin.

При использовании здесь термин аналог инсулина относится к модифицированному аналогу нативного инсулина, полученному модификациией части аминокислоты (аминокислот) нативного инсулина в форме вставки, делеции или замены, и, в частности, он включает различные аналоги нативного инсулина с улучшенным in vitro-эффектом по сравнению с нативным инсулином.As used herein, the term insulin analog refers to a modified native insulin analog obtained by modifying a portion of the amino acid(s) of native insulin in the form of an insertion, deletion, or substitution, and in particular, it includes various native insulin analogs with improved in vitro effect compared to native insulin.

Нативный инсулин представляет собой гормон, секретируемый поджелудочной железой, и обычно функционирует, стимулируя абсорбцию глюкозы клетками и ингибируя распад жиров, контролируя, посредством этого, уровни глюкозы в крови in vivo. Инсулин образуется при процессинге его предшественника, проинсулина, не обладающего функцией контроля уровней глюкозы в крови. Инсулин состоит из двух полипептидных цепей, т.е. А-цепи и В-цепи, содержащих 21 и 30 аминокислот, соответственно, соединенных друг с другом дисульфидными связями. Каждая из А-цепи и В-цепи может содержать аминокислотные последовательности, представленные SEQ ID NO: 1 и SEQ ID NO: 2, показанные ниже.Native insulin is a hormone secreted by the pancreas and normally functions by stimulating cellular uptake of glucose and inhibiting the breakdown of fats, thereby controlling blood glucose levels in vivo. Insulin is formed from the processing of its precursor, proinsulin, which does not have the function of controlling blood glucose levels. Insulin consists of two polypeptide chains, i.e. A-chains and B-chains, containing 21 and 30 amino acids, respectively, connected to each other by disulfide bonds. Each of the A chain and the B chain may contain the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 shown below.

А-цепьA chain

Gly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Ser-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-CysAsn (SEQ Ш NO: 1)Gly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Ser-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-CysAsn (SEQ III NO: 1)

В-цепьB-chain

Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Tyr-Leu-Val-CysGly-Glu-Arg-Gly-Phe-Phe-Tyr-Thr-Pro-Lys-Thr (SEQ ID NO: 2)Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Tyr-Leu-Val-CysGly-Glu-Arg-Gly-Phe-Phe-Tyr- Thr-Pro-Lys-Thr (SEQ ID NO: 2)

Инсулин по настоящему изобретению относится к аналогам инсулина, полученным с применением технологии генетической рекомбинации, но инсулин не ограничен указанными аналогами и включает любой инсулин с улучшенным in vitro-эффектом по сравнению с нативным инсулином. Предпочтитель- 3 041658 но, инсулин по настоящему изобретению включает инвертированный инсулин, варианты инсулина, фрагменты инсулина и так далее. Инсулин может быть получен не только рекомбинантным методом, но также твердофазным синтезом, и способ получения не ограничен указанными методами.The insulin of the present invention relates to insulin analogs obtained using genetic recombination technology, but the insulin is not limited to these analogs and includes any insulin with an improved in vitro effect compared to native insulin. Preferably, the insulin of the present invention includes inverted insulin, insulin variants, insulin fragments, and so on. Insulin can be produced not only by recombinant method, but also by solid phase synthesis, and the production method is not limited to these methods.

Эти аналоги инсулина, представляющие собой пептиды, обладающие способностью контролировать уровни глюкозы в крови in vivo, эквивалентной или соответствующей нативному инсулину, включают любые агонисты инсулина, производные инсулина, фрагменты инсулина, варианты инсулина и так далее.These insulin analogs, which are peptides having an in vivo blood glucose control capability equivalent to or corresponding to native insulin, include any insulin agonists, insulin derivatives, insulin fragments, insulin variants, and so on.

При использовании здесь термин агонист инсулина относится к веществу, которое может связываться с рецептором инсулина in vivo независимо от структуры инсулина и, посредством этого, демонстрирует биологическую активность, эквивалентную биологической активности инсулина.As used herein, the term insulin agonist refers to a substance that can bind to the insulin receptor in vivo regardless of the structure of insulin and thereby exhibit biological activity equivalent to that of insulin.

При использовании здесь термин производное инсулина может относиться к пептиду, гомологичному каждой из аминокислотных последовательностей А-цепи и В-цепи нативного инсулина, в форме, обладающей способностью контролировать уровни глюкозы в крови in vivo, где часть групп в аминокислотном остатке модифицирована химическим замещением (например, альфа-метилированием, альфагидроксилированием), удалением (например, дезаминированием) или модификацией (например, Nметилированием).As used herein, the term insulin derivative may refer to a peptide homologous to each of the amino acid sequences of the A chain and B chain of native insulin, in a form having the ability to control blood glucose levels in vivo, wherein a portion of the groups in the amino acid residue are modified by chemical substitution (e.g. , alpha-methylation, alpha-hydroxylation), removal (eg, deamination) or modification (eg, N-methylation).

Кроме того, при использовании здесь термин производное инсулина может относиться к пептидному мимику и низко- или высокомолекулярному соединению, которое может контролировать уровни глюкозы в крови in vivo, связываясь с рецептором инсулина, несмотря на отсутствие гомологии аминокислотной последовательности нативного инсулина.In addition, as used herein, the term insulin derivative can refer to a peptide mimic and a low or high molecular weight compound that can control blood glucose levels in vivo by binding to the insulin receptor, despite the lack of amino acid sequence homology of native insulin.

При использовании здесь термин фрагмент инсулина относится к форме инсулина, где по меньшей мере одна аминокислота добавлена или удалена, и добавленная аминокислота может представлять собой аминокислоту, не присутствующую в природе (например, аминокислоту D-типа), и фрагмент инсулина обладает способностью контролировать уровни глюкозы в крови in vivo.As used herein, the term insulin fragment refers to a form of insulin where at least one amino acid is added or removed, and the added amino acid may be an amino acid not naturally occurring (e.g., a D-type amino acid), and the insulin fragment has the ability to control glucose levels. in blood in vivo.

При использовании здесь термин вариант инсулина относится к пептиду, отличающемуся от инсулина по меньшей мере одной аминокислотной последовательностью и также обладающему способностью контролировать уровни глюкозы в крови in vivo.As used herein, the term insulin variant refers to a peptide that differs from insulin in at least one amino acid sequence and also has the ability to control blood glucose levels in vivo.

Способы, применяемые в получении агонистов, производных, фрагментов и вариантов инсулина могут быть применены по отдельности или в комбинации. Например, в объем настоящего изобретения могут быть включены пептиды, обладающие способностью контролировать уровни глюкозы в крови in vivo, отличающиеся по меньшей мере одной аминокислотной последовательностью, в которых аминокислотный остаток на N-конце дезаминирован.Methods used in the preparation of insulin agonists, derivatives, fragments and variants may be used alone or in combination. For example, peptides having the ability to control blood glucose levels in vivo that differ in at least one amino acid sequence, in which the amino acid residue at the N-terminus is deaminated, may be included within the scope of the present invention.

Аналог инсулина по настоящему изобретению исключительным образом включает любой пептид, in vitro-эффект которого улучшен по сравнению с нативным инсулином посредством введения замены, вставки или делеции аминокислоты (аминокислот) или посттрансляционной модификации (например, метилирования, ацилирования, убиквитинирования и межмолекулярного ковалентного связывания) аминокислотных последовательностей (SEQ ID NO: 1 и 2) А-цепи и В-цепи нативного инсулина. Для замены или вставки аминокислоты (аминокислот) могут быть использованы не только 20 аминокислот, обычно наблюдаемые в человеческих белках, но также атипичные или искусственные аминокислоты. Атипичные аминокислоты могут быть приобретены у Sigma-Aldrich, ChemPep, Genzymepharmaceuticals и так далее. Пептиды, содержащие эти аминокислоты, и обычные пептидные последовательности могут быть синтезированы или приобретены у коммерческих компаний, синтезирующих пептиды, таких как American Peptide Company, Bachem (США) и Anygen (Корея).The insulin analogue of the present invention exclusively includes any peptide whose in vitro effect is improved relative to native insulin by the introduction of substitution, insertion or deletion of amino acid(s) or post-translational modification (e.g., methylation, acylation, ubiquitination and intermolecular covalent binding) of amino acids. sequences (SEQ ID NO: 1 and 2) of the A-chain and B-chain of native insulin. Not only the 20 amino acids commonly seen in human proteins, but also atypical or artificial amino acids can be used to replace or insert amino acid(s). Atypical amino acids can be purchased from Sigma-Aldrich, ChemPep, Genzymepharmaceuticals and so on. Peptides containing these amino acids and conventional peptide sequences can be synthesized or purchased from commercial peptide synthesis companies such as American Peptide Company, Bachem (USA) and Anygen (Korea).

Конкретно, аналоги инсулина по настоящему изобретению могут представлять собой аналоги инсулина, содержащие модификацию или удаление определенного аминокислотного остатка (остатков) Ацепи и В-цепи нативного инсулина, и, предпочтительно, могут представлять собой аналоги инсулина, где определенный аминокислотный остаток (остатки) А-цепи нативного инсулина модифицирован (модифицированы) и определенный аминокислотный остаток (остатки) В-цепи нативного инсулина модифицирован (модифицированы) и/или удален (удалены).Specifically, the insulin analogs of the present invention may be insulin analogs comprising modification or deletion of the specified amino acid residue(s) of Acepi and the B chain of native insulin, and preferably may be insulin analogs wherein the specified amino acid residue(s) of A- the native insulin chains are modified (modified) and certain amino acid residue(s) of the native insulin B chain are modified (modified) and/or removed (deleted).

Предпочтительно, аналоги инсулина по настоящему изобретению могут представлять собой аналог, где 14-й аминокислотный остаток, тирозин, аминокислотной последовательности А-цепи, представленной SEQ ID NO: 1, заменен на глутаминовую кислоту, аспарагин или аланин, или аналог, где 16-й аминокислотный остаток, тирозин, заменен на глутаминовую кислоту и/или 25-й аминокислотный остаток, фенилаланин, аминокислотной последовательности В-цепи, представленной SEQ ID NO: 2, удален, или могут включать все эти аналоги.Preferably, the insulin analogs of the present invention may be an analog where the 14th amino acid residue, tyrosine, of the A chain amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is replaced with glutamic acid, asparagine or alanine, or an analog where the 16th the amino acid residue, tyrosine, has been replaced with glutamic acid and/or the 25th amino acid residue, phenylalanine, of the B chain amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 has been deleted, or may include all of these analogs.

Более предпочтительно, аналоги инсулина по настоящему изобретению могут представлять собой аналоги инсулина, содержащие А-цепь SEQ ID NO: 3, представленную следующей общей формулой 1, и В-цепь SEQ ID NO: 4, представленную следующей общей формулой 2.More preferably, the insulin analogs of the present invention may be insulin analogs comprising the A chain of SEQ ID NO: 3 represented by the following general formula 1 and the B chain of SEQ ID NO: 4 represented by the following general formula 2.

Общая формула 1General Formula 1

Xaal-Ile-Val-Glu-Xaa2-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Xaa3-Leu-Xaa4-Gln-Xaa5-Glu-AsnXaa6-Cys-Xaa7 (SEQ ID NO: 3)Xaal-Ile-Val-Glu-Xaa2-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Xaa3-Leu-Xaa4-Gln-Xaa5-Glu-AsnXaa6-Cys-Xaa7 (SEQ ID NO: 3)

- 4 041658- 4 041658

В приведенной выше общей формуле 1:In the above general formula 1:

Xaal представляет собой аланин, глицин, глутамин, гистидин, глутаминовую кислоту или аспарагин;Xaal is alanine, glycine, glutamine, histidine, glutamic acid, or asparagine;

Хаа2 представляет собой аланин, глутаминовую кислоту, глутамин, гистидин или аспарагин;Xa2 is alanine, glutamic acid, glutamine, histidine or asparagine;

Хаа3 представляет собой аланин, серин, глутамин, глутаминовую кислоту, гистидин или аспарагин;Xa3 is alanine, serine, glutamine, glutamic acid, histidine or asparagine;

Хаа4 представляет собой аланин, тирозин, глутаминовую кислоту, гистидин, лизин, аспарагиновую кислоту или аспарагин;Xaa4 is alanine, tyrosine, glutamic acid, histidine, lysine, aspartic acid or asparagine;

Хаа5 представляет собой аланин, лейцин, тирозин, гистидин, глутаминовую кислоту или аспарагин;Xaa5 is alanine, leucine, tyrosine, histidine, glutamic acid or asparagine;

Хаа6 представляет собой аланин, тирозин, серин, глутаминовую кислоту, гистидин или аспарагин; иXa6 is alanine, tyrosine, serine, glutamic acid, histidine or asparagine; And

Хаа7 представляет собой аспарагин, глицин, гистидин или аланин.Xaa7 is asparagine, glycine, histidine or alanine.

Общая формула 2General formula 2

Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Xaa8-Leu-Val-CysGly-Glu-Arg-Gly-Phe-Xaa9-Tyr-Xaal0-Xaall-Lys-Thr (SEQ Ш NO: 4)Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Xaa8-Leu-Val-CysGly-Glu-Arg-Gly-Phe-Xaa9-Tyr- Xaal0-Xaall-Lys-Thr (SEQ W NO: 4)

В приведенной выше общей формуле 2:In the above general formula 2:

Хаа8 представляет собой тирозин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует;Xaa8 is tyrosine, glutamic acid, or aspartic acid, or is absent;

Хаа9 представляет собой фенилаланин или отсутствует;Xaa9 is phenylalanine or absent;

Хаа10 представляет собой треонин или отсутствует; иXaa10 is threonine or absent; And

Xaa11 представляет собой пролин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует (где пептиды, содержащие А-цепь SEQ ID NO: 1 и В-цепь SEQ ID NO: 2, могут быть исключены).Xaa11 is proline, glutamic acid, or aspartic acid, or is absent (where peptides containing the A chain of SEQ ID NO: 1 and the B chain of SEQ ID NO: 2 may be excluded).

В более конкретном типичном воплощении аналог инсулина может представлять собой аналог инсулина, где:In a more specific exemplary embodiment, the insulin analog may be an insulin analog, where:

в общей формуле 1:in general formula 1:

Xaa1 представляет собой глицин,Xaa1 is a glycine,

Хаа2 представляет собой глутамин,Xaa2 is a glutamine,

Хаа3 представляет собой серин,Xaa3 is serine,

Хаа4 представляет собой аланин, глутаминовую кислоту или аспарагин,Xaa4 is alanine, glutamic acid or asparagine,

Хаа5 представляет собой лейцин,Xaa5 is leucine,

Хаа6 представляет собой тирозин, иXaa6 is a tyrosine, and

Хаа7 представляет собой аспарагин; и в общей формуле 2:Xaa7 is asparagine; and in general formula 2:

Хаа8 представляет собой тирозин или глутаминовую кислоту,Xaa8 is tyrosine or glutamic acid,

Хаа9 представляет собой фенилаланин или отсутствует,Xaa9 is phenylalanine or absent,

Хаа10 представляет собой треонин, иXaa10 is threonine, and

Xaa11 представляет собой пролин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует;Xaa11 is proline, glutamic acid, or aspartic acid, or is absent;

без ограничения указанными вариантами.without being limited to the above options.

В другом конкретном типичном воплощении аналог инсулина может представлять собой аналог инсулина, где:In another specific exemplary embodiment, the insulin analog may be an insulin analog, where:

в общей формуле 1:in general formula 1:

Xaa1 представляет собой глицин,Xaa1 is a glycine,

Хаа2 представляет собой глутамин,Xaa2 is a glutamine,

Хаа3 представляет собой серин,Xaa3 is serine,

Хаа4 представляет собой глутаминовую кислоту или аспарагин,Xaa4 is glutamic acid or asparagine,

Хаа5 представляет собой лейцин,Xaa5 is leucine,

Хаа6 представляет собой тирозин, иXaa6 is a tyrosine, and

Хаа7 представляет собой аспарагин; и в общей формуле 2:Xaa7 is asparagine; and in general formula 2:

Хаа8 представляет собой тирозин,Xaa8 is tyrosine,

Хаа9 представляет собой фенилаланин или отсутствует,Xaa9 is phenylalanine or absent,

Хаа10 представляет собой треонин, иXaa10 is threonine, and

Xaa11 представляет собой пролин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует;Xaa11 is proline, glutamic acid, or aspartic acid, or is absent;

без ограничения указанными вариантами.without being limited to the above options.

В еще одном конкретном типичном воплощении аналог инсулина может содержать А-цепь общей формулы 1 и В-цепь, где в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 отсутствует, Хаа10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует, без ограничения указанными вариантами.In yet another specific exemplary embodiment, an insulin analog may comprise an A chain of general formula 1 and a B chain, where in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is absent, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline, glutamic acid. acid or aspartic acid, or absent, without limitation to these options.

Аналог инсулина может содержать А-цепь общей формулы 1 и В-цепь, где в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 представляет собой фенилаланин, Хаа10 отсутствует и Xaa11The insulin analogue may contain an A chain of general formula 1 and a B chain, where in the B chain of SEQ ID NO: 4 Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is phenylalanine, Xaa10 is absent and Xaa11

- 5 041658 представляет собой пролин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует, без ограничения указанными вариантами.- 5 041658 is proline, glutamic acid or aspartic acid, or absent, without limitation to these options.

Аналог инсулина может характеризоваться тем, что в А-цепи SEQ ID NO: 3 Xaa1 представляет собой глицин, Хаа2 представляет собой глутамин, Хаа3 представляет собой серин, Хаа4 представляет собой глутаминовую кислоту, Хаа5 представляет собой лейцин, Хаа6 представляет собой тирозин и Хаа7 представляет собой аспарагин, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 представляет собой фенилаланин, Хаа10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует, без ограничения указанными вариантами.An insulin analogue can be characterized in that, in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is glutamic acid, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine, and Xaa7 is asparagine, and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is phenylalanine, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline, glutamic acid, or aspartic acid, or is not limited to these options.

Аналог инсулина может характеризоваться тем, что в А-цепи SEQ ID NO: 3 Xaa1 представляет собой глицин, Хаа2 представляет собой глутамин, Хаа3 представляет собой серин, Хаа4 представляет собой аспарагин, Хаа5 представляет собой лейцин, Хаа6 представляет собой тирозин и Хаа7 представляет собой аспарагин, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 представляет собой фенилаланин, Хаа10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует, без ограничения указанными вариантами.An insulin analogue can be characterized in that, in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is asparagine, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine, and Xaa7 is asparagine , and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is phenylalanine, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline, glutamic acid, or aspartic acid, or is not limited to these options.

В еще одном конкретном типичном воплощении аналог инсулина может характеризоваться тем, что в А-цепи SEQ ID NO: 3 Xaa1 представляет собой глицин, Хаа2 представляет собой глутамин, Хаа3 представляет собой серин, Хаа4 представляет собой глутаминовую кислоту, Хаа5 представляет собой лейцин, Хаа6 представляет собой тирозин и Хаа7 представляет собой аспарагин, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 отсутствует, Хаа10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует, без ограничения указанными вариантами.In yet another specific exemplary embodiment, an insulin analog may be characterized in that, in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is glutamic acid, Xaa5 is leucine, Xaa6 is is tyrosine and Xaa7 is asparagine, and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is absent, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline, glutamic acid, or aspartic acid, or is not limited to these options.

В еще одном конкретном типичном воплощении аналог инсулина может характеризоваться тем, что в А-цепи SEQ ID NO: 3 Xaa1 представляет собой глицин, Хаа2 представляет собой глутамин, Хаа3 представляет собой серин, Хаа4 представляет собой аланин, Хаа5 представляет собой лейцин, Хаа6 представляет собой тирозин и Хаа7 представляет собой аспарагин, и в В-цепи SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой глутаминовую кислоту, Хаа9 отсутствует, Хаа10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин, глутаминовую кислоту или аспарагиновую кислоту или отсутствует, без ограничения указанными вариантами.In yet another specific exemplary embodiment, an insulin analog may be characterized in that, in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is alanine, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine and Xaa7 is asparagine, and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is glutamic acid, Xaa9 is absent, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline, glutamic acid or aspartic acid, or is not limited to these options.

В типичном воплощении аналоги инсулина по настоящему изобретению могут включать следующие аналоги:In a typical embodiment, the insulin analogs of the present invention may include the following analogs:

1) аналог инсулина 1: пептид, где 14-й аминокислотный остаток аминокислотной последовательности А-цепи, представленной SEQ ID NO: 3, представляет собой глутаминовую кислоту и 25-й аминокислотный остаток аминокислотной последовательности В-цепи, представленной SEQ ID NO: 4, представляет собой фенилаланин, имеющий аминокислотную последовательность, представленную SEQ ID NO: 16, кодируемый нуклеиновой кислотой, содержащей нуклеотидную последовательность, представленную SEQ ID NO: 15;1) insulin analog 1: a peptide, wherein the 14th amino acid residue of the A chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 is glutamic acid and the 25th amino acid residue of the B chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, is a phenylalanine having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 16, encoded by a nucleic acid containing the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 15;

2) аналог инсулина 2: пептид, где 14-й аминокислотный остаток аминокислотной последовательности А-цепи, представленной SEQ ID NO: 3, представляет собой аспарагин и 25-й аминокислотный остаток аминокислотной последовательности В-цепи, представленной SEQ ID NO: 4, представляет собой фенилаланин, имеющий аминокислотную последовательность, представленную SEQ ID NO: 18, кодируемый нуклеиновой кислотой, содержащей нуклеотидную последовательность, представленную SEQ ID NO: 17;2) insulin analogue 2: a peptide, wherein the 14th amino acid residue of the A chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 is asparagine and the 25th amino acid residue of the B chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is is a phenylalanine having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, encoded by a nucleic acid containing the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 17;

3) аналог инсулина 3: пептид, где 14-й аминокислотный остаток аминокислотной последовательности А-цепи, представленной SEQ ID NO: 3, представляет собой глутаминовую кислоту и 25-й аминокислотный остаток аминокислотной последовательности В-цепи, представленной SEQ ID NO: 4, удален, имеющий аминокислотную последовательность, представленную SEQ ID NO: 20, кодируемый нуклеиновой кислотой, содержащей нуклеотидную последовательность, представленную SEQ ID NO: 19;3) insulin analog 3: a peptide wherein the 14th amino acid residue of the A chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 is glutamic acid and the 25th amino acid residue of the B chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, deleted having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 20, encoded by a nucleic acid containing the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 19;

4) аналог инсулина 4: пептид, где 14-й аминокислотный остаток аминокислотной последовательности А-цепи, представленной SEQ ID NO: 3, представляет собой аланин, 16-й аминокислотный остаток аминокислотной последовательности В-цепи, представленной SEQ ID NO: 4, представляет собой глутаминовую кислоту и 25-й аминокислотный остаток отсутствует, имеющий аминокислотную последовательность, представленную SEQ ID NO: 22, кодируемый нуклеиновой кислотой, содержащей нуклеотидную последовательность, представленную SEQ ID NO: 21.4) insulin analogue 4: a peptide, wherein the 14th amino acid residue of the A chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 is alanine, the 16 amino acid residue of the B chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is is glutamic acid and the 25th amino acid residue is absent, having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22, encoded by a nucleic acid containing the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 21.

При использовании здесь термин in vitro-эффект относится к поглощению глюкозы под действием аналога инсулина, и его показателем является результат измерения ЕС50 относительно поглощения глюкозы клетками мышиного происхождения 3T3-L1 с адипоцитарной дифференцировкой.As used herein, the term in vitro effect refers to the uptake of glucose by an insulin analogue and is measured by the measurement of EC 50 relative to glucose uptake by adipocyte differentiated murine 3T3-L1 cells.

В типичном воплощении при измерении in vitro-эффекта аналогов инсулина 1-3 аналог инсулина 1 продемонстрировал повышение поглощения глюкозы на 238,4%, аналог инсулина 2 продемонстрировал повышение на 241,7% и аналог инсулина 3 продемонстрировал повышение на 705% по сравнению с нативным инсулином, соответственно, подтвердив посредством этого, что аналоги инсулина по настоящему изобретению демонстрируют выдающийся in vitro-эффект, в 2-7 раз превосходящий эффект нативного инсулина (табл. 1).In a typical embodiment, when measuring the in vitro effect of insulin analogs 1-3, insulin analog 1 showed a 238.4% increase in glucose uptake, insulin analog 2 showed a 241.7% increase, and insulin analog 3 showed a 705% increase compared to native insulin, respectively, thereby confirming that the insulin analogs of the present invention show an outstanding in vitro effect, 2-7 times greater than that of native insulin (Table 1).

- 6 041658- 6 041658

В другом аспекте согласно настоящему изобретению предложены нуклеиновые кислоты, кодирующие указанные выше аналоги инсулина.In another aspect, the present invention provides nucleic acids encoding the above insulin analogues.

При использовании здесь термин нуклеиновая кислота относится к дезоксирибонуклеотиду (ДНК) или рибонуклеотиду (РНК), включая геномную ДНК, кДНК и РНК, образующуюся при их транскрипции, и нуклеотид как основная структурная единица включает не только естественные нуклеотиды, но также аналоги с модификациями сахара или основания (Scheit, Nucleotide Analogs, John Wiley, New York, 1980; Uhlman and Peyman, Chemical Reviews, 90: 543-584, 1990). Нуклеиновая кислота по настоящему изобретению может быть выделена и получена с применением стандартных молекулярнобиологических технологий. Например, нуклеиновая кислота по настоящему изобретению может быть получена ПЦР-амплификацией с использованием подходящих праймерных последовательностей, основанных на последовательности гена нативного инсулина (NM_000207.2, NCBI), и может быть получена технологией стандартного синтеза с использованием автоматического ДНК-синтезатора.As used herein, the term nucleic acid refers to deoxyribonucleotide (DNA) or ribonucleotide (RNA), including genomic DNA, cDNA, and RNA resulting from their transcription, and nucleotide as a basic structural unit includes not only naturally occurring nucleotides, but also analogues with sugar modifications or bases (Scheit, Nucleotide Analogs, John Wiley, New York, 1980; Uhlman and Peyman, Chemical Reviews, 90: 543-584, 1990). The nucleic acid of the present invention can be isolated and produced using standard molecular biology techniques. For example, the nucleic acid of the present invention can be obtained by PCR amplification using suitable primer sequences based on the sequence of the native insulin gene (NM_000207.2, NCBI), and can be obtained by standard synthesis technology using an automatic DNA synthesizer.

Предпочтительно, нуклеиновая кислота по настоящему изобретению включает нуклеотидные последовательности, представленные SEQ ID NO: 15, 17, 19 и 21. Нуклеиновая кислота по настоящему изобретению включает не только нуклеотидные последовательности, представленные SEQ ID NO: 15, 17, 19 и 21, но также все последовательности, по меньшей мере на 70% гомологичные указанным выше последовательностям, предпочтительно по меньшей мере на 80%, более предпочтительно по меньшей мере на 90%, еще более предпочтительно по меньшей мере на 95% и наиболее предпочтительно по меньшей мере на 98%, и пептид, кодируемый указанной выше нуклеиновой кислотой, может связываться с рецепторами инсулина in vivo, демонстрируя посредством этого по существу такую же биологическую активность, как инсулин.Preferably, the nucleic acid of the present invention includes the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOs: 15, 17, 19, and 21. The nucleic acid of the present invention includes not only the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOs: 15, 17, 19, and 21, but also all sequences at least 70% homologous to the above sequences, preferably at least 80%, more preferably at least 90%, even more preferably at least 95% and most preferably at least 98%, and the peptide encoded by the above nucleic acid can bind to insulin receptors in vivo, thereby demonstrating substantially the same biological activity as insulin.

При использовании здесь термин гомология относится к степени сходства с заданной аминокислотной последовательностью нативного белка дикого типа или кодирующей его полинуклеотидной последовательностью и включает последовательности, на описанный выше или больший процент идентичные аминокислотным последовательностям или полинуклеотидным последовательностям по настоящему изобретению. Гомология может быть определена сравнением двух заданных последовательностей невооруженным глазом или может быть определена с применением биоинформационного алгоритма, позволяющего анализировать гомологию выравниванием рассматриваемых последовательностей для сравнения. Гомология двух заданных аминокислотных последовательностей может быть указана как процент. Полезный автоматизированный алгоритм доступен для применения в модулях GAP, BESTFIT, FASTA и TFASTA программного обеспечения Wisconsin Genetics Software Package (Genetics Computer Group, Мэдисон, штат Висконсин, США). Алгоритм выравнивания, автоматизированный в указанных выше модулях, включает алгоритмы выравнивания последовательностей Нидлмана-Вунша (Needleman & Wunsch),As used herein, the term homology refers to the degree of similarity to a given native wild-type protein amino acid sequence or polynucleotide sequence encoding it, and includes sequences that are as described above or greater than the percentage of amino acid sequences or polynucleotide sequences of the present invention. Homology can be determined by comparing two given sequences with the naked eye, or can be determined using a bioinformatics algorithm that allows analysis of homology by aligning the sequences in question for comparison. The homology of two given amino acid sequences can be indicated as a percentage. A useful automated algorithm is available for use in the GAP, BESTFIT, FASTA, and TFASTA modules of the Wisconsin Genetics Software Package (Genetics Computer Group, Madison, WI, USA). The alignment algorithm automated in the above modules includes the Needleman & Wunsch sequence alignment algorithms,

Пирсона-Липмана (Pearson & Lipman) и Смита-Уотермана (Smith & Waterman). Другие полезные алгоритмы выравнивания последовательностей и определения гомологии автоматизированы в программном обеспечении, включающем FASTP, BLAST, BLAST2, PSIBLAST и CLUSTAL W.Pearson-Lipman (Pearson & Lipman) and Smith-Waterman (Smith & Waterman). Other useful sequence alignment and homology determination algorithms are automated in software including FASTP, BLAST, BLAST2, PSIBLAST and CLUSTAL W.

В другом аспекте согласно настоящему изобретению предложен рекомбинантный вектор, содержащий нуклеиновую кислоту, кодирующую аналог инсулина. Рекомбинантный вектор по настоящему изобретению может быть сконструирован как вектор для обычного клонирования или экспрессии и может быть сконструирован как вектор для использования прокариотической клетки или эукариотической клетки в качестве клетки-хозяина.In another aspect, the present invention provides a recombinant vector containing a nucleic acid encoding an insulin analog. The recombinant vector of the present invention can be designed as a vector for conventional cloning or expression, and can be designed as a vector for using a prokaryotic cell or a eukaryotic cell as a host cell.

При использовании здесь термин вектор относится к рекомбинантному вектору, способному экспрессировать целевой белок в подходящей клетке-хозяине, представляющей собой генную конструкцию, содержащую необходимые функционально связанные регуляторные факторы, обеспечивающие экспрессию введенной нуклеиновой кислоты. Настоящее изобретение позволяет получить рекомбинантный вектор, содержащий нуклеиновую кислоту, кодирующую аналог инсулина, и аналог инсулина по настоящему изобретению может быть получен трансформацией или трансфекцией клетки-хозяина указанным рекомбинантным вектором.As used herein, the term vector refers to a recombinant vector capable of expressing a target protein in a suitable host cell, which is a gene construct containing the necessary operably linked regulatory factors to allow expression of the introduced nucleic acid. The present invention makes it possible to obtain a recombinant vector containing a nucleic acid encoding an insulin analog, and the insulin analog of the present invention can be obtained by transforming or transfecting a host cell with said recombinant vector.

В настоящем изобретении нуклеиновая кислота, кодирующая аналог инсулина, функционально связана с промотором. При использовании здесь термин функционально связанный относится к функциональной связи регуляторной последовательности, регулирующей экспрессию нуклеиновой кислоты (например, промотора, сигнальной последовательности, сайта связывания рибосом, последовательности терминации транскрипции и так далее) с другой нуклеотидной последовательностью, посредством чего регуляторная последовательность может регулировать транскрипцию и/или трансляцию другой нуклеотидной последовательности.In the present invention, a nucleic acid encoding an insulin analog is operably linked to a promoter. As used herein, the term operably linked refers to a functional association of a regulatory sequence that regulates the expression of a nucleic acid (e.g., a promoter, a signal sequence, a ribosome binding site, a transcription termination sequence, etc.) with another nucleotide sequence, whereby the regulatory sequence can regulate transcription and/ or translation of another nucleotide sequence.

При использовании здесь термин промотор относится к нетранслируемой последовательности нуклеиновой кислоты, расположенной выше кодирующей области, содержащей сайт связывания полимеразы и обладающей активностью инициации транскрипции гена, расположенного ниже промотора, с образованием мРНК, т.е. домену ДНК, с которым связывается полимераза, инициируя транскрипцию гена, и он расположен в 5'-домене инициации транскрипции с образованием мРНК.As used herein, the term promoter refers to an untranslated nucleic acid sequence located upstream of the coding region, containing a polymerase binding site, and having the activity of initiating transcription of a gene located downstream of the promoter to form mRNA, i.e. the DNA domain to which the polymerase binds to initiate gene transcription, and is located in the 5' transcription initiation domain to form mRNA.

Например, когда вектор по настоящему изобретению представляет собой рекомбинантный вектор иFor example, when the vector of the present invention is a recombinant vector and

- 7 041658 в качестве клетки-хозяина используют прокариотическую клетку, обычно следует включать сильный промотор (например, промотор tac, промотор lac, промотор lacUV5, промотор lpp, промотор pLλ, промотор pRλ, промотор rac5, промотор amp, промотор recA, промотор SP6, промотор tip, промотор Т7 и так далее), способный проводить транскрипцию, сайт связывания рибосом для инициации трансляции и последовательности терминации транскрипции/трансляции.- 7 041658 a prokaryotic cell is used as the host cell, a strong promoter (e.g. tac promoter, lac promoter, lacUV5 promoter, lpp promoter, pLλ promoter, pRλ promoter, rac5 promoter, amp promoter, recA promoter, SP6 promoter, tip promoter, T7 promoter, etc.) capable of conducting transcription, a ribosome binding site for translation initiation, and transcription/translation termination sequences.

Кроме того, вектор для использования в настоящем изобретении, может быть получен манипуляцией с плазмидами (например, pSC101, pGV1106, pACYC177, ColEl, pKT230, pME290, pBR322, pUC8/9, pUC6, pBD9, pHC79, pIJ61, pLAFRl, pHV14, серия pGEX, серия рЕТ, серия pPICZa, pUC19 и так далее), фагами (например, λgt4 λΒ, λ-Charon, λΔζ1, M13 и так далее) или вирусами (например, SV40 и так далее), обычно используемыми в данной области.In addition, a vector for use in the present invention can be obtained by manipulation with plasmids (e.g., pSC101, pGV1106, pACYC177, ColEl, pKT230, pME290, pBR322, pUC8/9, pUC6, pBD9, pHC79, pIJ61, pLAFRl, pHV14, pGEX, pET series, pPICZa series, pUC19, etc.), phages (eg, λgt4 λΒ, λ-Charon, λΔζ1, M13, etc.) or viruses (eg, SV40, etc.) commonly used in the art.

В то же время, когда вектор по настоящему изобретению представляет собой рекомбинантный вектор и в качестве клетки-хозяина используют эукариотическую клетку, могут быть использованы промоторы, имеющие происхождение от геномов клеток млекопитающих (например, металлотионеиновый промотор), или промоторы, имеющие происхождение от вирусов млекопитающих (например, поздний аденовирусный промотор, 7.5К-промотор папилломавируса, промотор SV40, цитомегаловирусный промотор и tk-промотор HSV), и обычно вектор содержит полиаденилированную последовательность (например, терминатор бычьего гормона роста и полиаденилированную последовательность, имеющую происхождение от SV40) в качестве последовательности терминации транскрипции.At the same time, when the vector of the present invention is a recombinant vector and a eukaryotic cell is used as the host cell, promoters derived from mammalian cell genomes (for example, metallothionein promoter) or promoters derived from mammalian viruses can be used. (e.g., adenovirus late promoter, papillomavirus 7.5K promoter, SV40 promoter, cytomegalovirus promoter, and HSV tk promoter), and typically the vector contains a polyadenylated sequence (e.g., a bovine growth hormone terminator and a polyadenylated sequence derived from SV40) as a sequence transcription termination.

Кроме того, рекомбинантный вектор по настоящему изобретению содержит ген антибиотикорезистентности, обычно используемый в данной области в качестве селектируемого маркера, и может содержать, например, гены резистентности к ампициллину, гентамицину, карбенициллину, хлорамфениколу, стрептомицину, канамицину, генетицину, неомицину и тетрациклину.In addition, the recombinant vector of the present invention contains an antibiotic resistance gene commonly used in the art as a selectable marker, and may contain, for example, ampicillin, gentamicin, carbenicillin, chloramphenicol, streptomycin, kanamycin, geneticin, neomycin, and tetracycline resistance genes.

Рекомбинантный вектор по настоящему изобретению может дополнительно содержать другую последовательность, облегчающую очистку получаемых целевых белков, т.е. одноцепочечного аналога инсулина, проинсулина или его аналогов. Включенная дополнительно последовательность может представлять собой маркерную последовательность для очистки белка, например, глутатион-S-трансферазу (Pharmacia, США), мальтозосвязывающий белок (NEB, США), FLAG (IBI, США), 6-гистидин и так далее, но типы последовательностей, необходимых для очистки целевых белков, не ограничены указанными вариантами.The recombinant vector of the present invention may additionally contain another sequence to facilitate the purification of the resulting target proteins, i.e. single chain insulin analog, proinsulin or analogues thereof. An optional sequence may be a marker sequence for protein purification, e.g., glutathione-S-transferase (Pharmacia, USA), maltose-binding protein (NEB, USA), FLAG (IBI, USA), 6-histidine, etc., but sequence types required to purify the target proteins are not limited to these options.

Слитые белки, экспрессированные с использованием рекомбинантного вектора, содержащего указанную выше маркерную последовательность, могут быть очищены аффинной хроматографией. Например, при присоединении глутатион-S-трансферазы может быть использован глутатион, являющийся субстратом этого фермента, и при использовании 6-гистидиновой метки желаемый целевой белок может быть легко получен с использованием Ni-NTA-колонки.Fusion proteins expressed using a recombinant vector containing the above marker sequence can be purified by affinity chromatography. For example, when glutathione-S-transferase is attached, glutathione, which is a substrate of this enzyme, can be used, and when using a 6-histidine tag, the desired target protein can be easily obtained using a Ni-NTA column.

В еще одном аспекте согласно настоящему изобретению предложен трансформант, трансформированный рекомбинантным вектором, содержащим нуклеиновую кислоту, кодирующую аналог инсулина.In yet another aspect, the present invention provides a transformant transformed with a recombinant vector containing a nucleic acid encoding an insulin analog.

При использовании здесь термин трансформация относится к процессу введения ДНК в клеткухозяина и обеспечения возможности репликации указанной ДНК в клетке-хозяине в форме хромосомного фактора или в результате интеграции в хромосому, представляющему собой феномен искусственного генетического изменения посредством введения экзогенной ДНК в клетку.As used herein, the term transformation refers to the process of introducing DNA into a host cell and allowing said DNA to replicate in the host cell in the form of a chromosomal factor or as a result of integration into a chromosome, which is a phenomenon of artificial genetic change by introducing exogenous DNA into the cell.

Метод трансформации, применяемый в настоящем изобретении, может представлять собой любой метод трансформации, и она может быть легко проведена обычным методом, применяемым в данной области. Примеры обычно применяемых методов трансформации могут включать метод осаждения с CaCl2, метод Ханахана (Hanahan) с улучшенной эффективностью и использованием диметилсульфоксида (DMSO) в качестве восстанавливающего агента в методе осаждения с CaCl2, электропорацию, метод осаждения с CaPO4, метод слияния протопластов, метод перемешивания с использованием волокон карбида кремния, трансформацию, опосредованную агробактериями, трансформацию с использованием полиэтиленгликоля (ПЭГ), трансформацию, опосредованную декстрансульфатом, липофектамином и сушкой/супрессией, и так далее.The transformation method used in the present invention may be any transformation method, and it can be easily carried out by a conventional method used in the art. Examples of commonly used transformation methods may include CaCl 2 precipitation method, Hanahan method with improved efficiency using dimethyl sulfoxide (DMSO) as a reducing agent in CaCl 2 precipitation method, electroporation, CaPO 4 precipitation method, protoplast fusion method, agitation method using silicon carbide fibers, Agrobacteria-mediated transformation, polyethylene glycol (PEG) transformation, dextran sulfate, lipofectamine and drying/suppression mediated transformation, and so on.

Метод трансформации рекомбинантным вектором, содержащим нуклеиновую кислоту, кодирующую аналог инсулина по настоящему изобретению, может не быть ограничен этими методами, и может быть применен любой, без ограничения, метод трансформации или трансфекции, обычно применяемый в данной области.The method of transformation with a recombinant vector containing a nucleic acid encoding an insulin analogue of the present invention may not be limited to these methods, and any, without limitation, transformation or transfection method commonly used in this field can be used.

Трансформант по настоящему изобретению может быть получен введением рекомбинантного вектора, содержащего целевую нуклеиновую кислоту, кодирующую аналог инсулина, в клетку-хозяина. Относительно подходящего хозяина, используемого в настоящем изобретении, может не быть существенных ограничений, при условии, что он может экспрессировать нуклеиновую кислоту по настоящему изобретению. Примеры подходящих хозяев могут включать бактерии, принадлежащие к роду Escherichia, такие как Е. coli, бактерии, принадлежащие к роду Bacillus, такие как Bacillus subtilis, бактерии, принадлежащие к роду Pseudomonas, такие как Pseudomonas putida, дрожжи, такие как Pichia pastoris, Saccharomyces cerevisiae и Schizosaccharomyces pombe, клетки насекомых, таких как Spodoptera frugiperda (SF9), и клетки животных, такие как СНО, COS и BSC. Предпочтительно, в качестве клетки-хозяина используютThe transformant of the present invention can be obtained by introducing a recombinant vector containing a target nucleic acid encoding an insulin analog into a host cell. There may be no significant restrictions on a suitable host used in the present invention, provided that it can express the nucleic acid of the present invention. Examples of suitable hosts may include bacteria belonging to the genus Escherichia such as E. coli, bacteria belonging to the genus Bacillus such as Bacillus subtilis, bacteria belonging to the genus Pseudomonas such as Pseudomonas putida, yeasts such as Pichia pastoris, Saccharomyces cerevisiae and Schizosaccharomyces pombe, insect cells such as Spodoptera frugiperda (SF9), and animal cells such as CHO, COS and BSC. Preferably, the host cell is

- 8 041658- 8 041658

Е. coli.E. coli.

В типичном воплощении соответствующую нуклеотидную последовательность, кодирующую аналоги инсулина 1-3 по настоящему изобретению, амплифицировали посредством ПЦР и амплифицированные генные фрагменты клонировали в вектор рЕТ22Ь (Novagen). Для экспрессии аналогов инсулина в форме внутриклеточных включений вектор рЕТ22Ь обрабатывали рестриктазами NdeI и BamHI, удаляя из него сигнальную последовательность, ПЦР-амплифицированные продукты аналогов инсулина обрабатывали теми же рестриктазами NdeI и BamHI и соответствующую выделенную ДНК вводили в вектор для клонирования рЕТ22Ь с использованием ДНК-лигазы Т4. Полученные таким образом векторы экспрессии были названы рЕТ22b-аналог инсулина 1-4 соответственно.In a typical embodiment, the corresponding nucleotide sequence encoding the insulin analogs 1-3 of the present invention was amplified by PCR and the amplified gene fragments were cloned into the pET22b vector (Novagen). For the expression of insulin analogs in the form of intracellular inclusions, the pET22b vector was treated with NdeI and BamHI restrictases, removing the signal sequence from it, the PCR-amplified products of insulin analogs were treated with the same restriction enzymes NdeI and BamHI, and the corresponding isolated DNA was introduced into the pET22b cloning vector using DNA ligase T4. The expression vectors thus obtained were named pET22b insulin analog 1-4, respectively.

Векторы экспрессии рЕТ22b-аналог инсулина 1-4 кодируют аминокислотные последовательности представленные SEQ ID NO: 16, 18, 20 и 22, соответственно, под контролем промотора Т7, и каждый из аналогов инсулина экспрессировали в форме включений в клетке-хозяине соответственно.The pET22b insulin analog expression vectors 1-4 encode the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 16, 18, 20 and 22, respectively, under the control of the T7 promoter, and each of the insulin analogs was expressed as inclusions in the host cell, respectively.

Е. coli трансформировали рекомбинантными векторами рЕТ22b-аналог инсулина 1-4, содержащими нуклеиновые кислоты, кодирующие каждый из аналогов инсулина SEQ ID NO: 16, 18, 20, и 22, соответственно, и посредством этого получали трансформантов, экспрессировавших их в форме включений.E. coli were transformed with pET22b insulin analog 1-4 recombinant vectors containing the nucleic acids encoding each of the insulin analogs of SEQ ID NOs: 16, 18, 20, and 22, respectively, and thereby obtained transformants expressing them as inclusions.

В еще одном аспекте согласно настоящему изобретению предложен способ получения аналога инсулина с использованием указанных трансформантов.In yet another aspect, the present invention provides a process for preparing an insulin analogue using said transformants.

Предпочтительно, согласно настоящему изобретению предложен способ получения аналога инсулина, включающий:Preferably, according to the present invention, there is provided a process for preparing an insulin analog, comprising:

а) получение рекомбинантного вектора экспрессии, содержащего нуклеиновую кислоту, кодирующую аналог инсулина;a) obtaining a recombinant expression vector containing a nucleic acid encoding an insulin analogue;

б) трансформацию клетки-хозяина рекомбинантным вектором экспрессии и получение трансформанта из указанной клетки-хозяина;b) transforming a host cell with a recombinant expression vector and obtaining a transformant from said host cell;

в) культивирование трансформанта и экспрессию аналога инсулина; иc) cultivation of the transformant and expression of the insulin analogue; And

г) выделение и очистку экспрессированного пептида-аналога инсулина.d) isolating and purifying the expressed insulin analogue peptide.

Среда, используемая для культивирования трансформантов по настоящему изобретению, должна соответствовать требованиям надлежащего культивирования клетки-хозяина. Источники углерода для включения в среду для выращивания клетки-хозяина могут быть надлежащим образом выбраны по решению специалиста в данной области в соответствии с трансформантами, получаемыми из указанной клетки-хозяина, и могут быть выбраны подходящие условия культивирования для контроля продолжительности культивирования и количества культивированных клеток.The medium used for culturing the transformants of the present invention must meet the requirements for proper culturing of the host cell. Carbon sources to be included in the host cell growth medium can be appropriately selected according to the judgment of one skilled in the art according to the transformants obtained from said host cell, and suitable culture conditions can be selected to control the culture duration and the number of cultured cells.

Примеры используемых источников сахара могут включать сахара и углеводы, такие как глюкоза, сахароза, лактоза, фруктоза, мальтоза, крахмал и целлюлоза; масла и жиры, такие как соевое масло, подсолнечное масло, касторовое масло и кокосовое масло; жирные кислоты, такие как пальмитиновая кислота, стеариновая кислота и линолевая кислота; спирты, такие как глицерин и этанол; и органические кислоты, такие как уксусная кислота. Эти вещества могут быть использованы по отдельности или в комбинации.Examples of sugar sources used may include sugars and carbohydrates such as glucose, sucrose, lactose, fructose, maltose, starch and cellulose; oils and fats such as soybean oil, sunflower oil, castor oil and coconut oil; fatty acids such as palmitic acid, stearic acid and linoleic acid; alcohols such as glycerol and ethanol; and organic acids such as acetic acid. These substances may be used singly or in combination.

Примеры используемых источников азота могут включать пептон, дрожжевой экстракт, мясной бульон, солодовый экстракт, жидкий кукурузный экстракт, соевую муку, мочевину или неорганические соединения, такие как сульфат аммония, хлорид аммония, фосфат аммония, карбонат аммония и нитрат аммония. Источники азота могут быть использованы по отдельности или в комбинации.Examples of nitrogen sources used may include peptone, yeast extract, meat broth, malt extract, liquid corn extract, soy flour, urea, or inorganic compounds such as ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium phosphate, ammonium carbonate, and ammonium nitrate. Nitrogen sources may be used singly or in combination.

Примеры используемых источников фосфора могут включать дигидрофосфат калия, гидрофосфат калия или соответствующую натрийсодержащую соль. В дополнение, культуральная среда может содержать соль металла, такую как сульфат магния или сульфат железа, необходимую для роста трансформанта. Кроме того, могут быть использованы вещества, необходимые для роста, такие как аминокислоты и витамины. Более того, в культуральных средах могут быть использованы подходящие предшественники. Указанные выше источники могут быть подходящим образом добавлены в культуру во время культивирования методом периодической культуры или непрерывной культуры. рН культуры можно подходящим образом корректировать с использованием основного соединения, такого как гидроксид натрия, гидроксид калия и аммиак, или кислого соединения, такого как фосфорная кислота и/или серная кислота. В дополнение, может быть добавлен пеногаситель, такой как полигликолевый эфир жирной кислоты, для предотвращения пенообразования. Кроме того, для поддержания аэробного состояния культуры в нее может быть добавлен кислород или кислородсодержащий газ (например, воздух). Трансформанта по настоящему изобретению можно культивировать при 20-45°С и предпочтительно при 25-40°С. Кроме того, культивирование продолжают до получения максимального количества желаемых аналогов инсулина, и, в связи с этим, продолжительность культивирования может обычно составлять от 10 до 160 ч.Examples of phosphorus sources used may include potassium dihydrogen phosphate, potassium hydrogen phosphate, or the corresponding sodium salt. In addition, the culture medium may contain a metal salt, such as magnesium sulfate or iron sulfate, necessary for the growth of the transformant. In addition, substances necessary for growth, such as amino acids and vitamins, can be used. Moreover, suitable precursors can be used in culture media. The above sources can be suitably added to the culture at the time of culture by batch culture or continuous culture. The pH of the culture can be suitably adjusted using a basic compound such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and ammonia, or an acidic compound such as phosphoric acid and/or sulfuric acid. In addition, a defoamer such as a polyglycol fatty acid ester may be added to prevent foaming. In addition, oxygen or an oxygen-containing gas (eg, air) may be added to the culture to maintain an aerobic state. The transformant of the present invention can be cultivated at 20-45°C and preferably at 25-40°C. In addition, the culture is continued until the maximum amount of the desired insulin analogs is obtained, and, therefore, the culture time can usually be from 10 to 160 hours.

Как описано выше, трансформант по настоящему изобретению может продуцировать аналоги инсулина при обеспечении условий культивирования, подходящих для клеток-хозяев, и пептид-Nгликозидаза, образуемая ими в соответствии с составом вектора и характеристиками клеток-хозяев, может поступать в цитоплазму или периплазматическое пространство клеток-хозяев или во внеклеточную среду.As described above, the transformant of the present invention can produce insulin analogs under culture conditions suitable for host cells, and the peptide-N-glycosidase produced by them according to the vector composition and characteristics of the host cells can enter the cytoplasm or periplasmic space of the host cells. hosts or into the extracellular environment.

Экспрессированные белки, расположенные внутри или вне клетки-хозяина, могут быть очищеныExpressed proteins located inside or outside the host cell can be purified

- 9 041658 обычным методом.- 9 041658 by the usual method.

Примеры методов очистки могут включать высаливание (например, осаждение сульфатом аммония, осаждение фосфатом аммония и так далее), осаждение растворителем (например, осаждение белковой фракции с использованием ацетона или этанола и так далее), диализ, гель-фильтрацию, ионный обмен или хроматографию, такую как колоночная хроматография с обращенной фазой, ультрафильтрация и так далее, и эти методы могут быть применены по отдельности или в комбинации.Examples of purification methods may include salting out (for example, ammonium sulfate precipitation, ammonium phosphate precipitation, and so on), solvent precipitation (for example, precipitation of the protein fraction using acetone or ethanol, and so on), dialysis, gel filtration, ion exchange, or chromatography, such as reverse phase column chromatography, ultrafiltration, and so on, and these methods can be applied singly or in combination.

Трансформант по настоящему изобретению характеризуется экспрессией аналогов инсулина 1-3 с рекомбинантного вектора рЕТ22b-аналог инсулина 1-3 в форме включений под контролем промотора Т7. Соответственно, предпочтительно преобразование аналогов инсулина 1-3, экспрессированных в форме включений, в растворимую форму с их последующим выделением и очисткой.The transformant of the present invention is characterized by the expression of insulin analogues 1-3 from the recombinant vector pET22b-analogue of insulin 1-3 in the form of inclusions under the control of the T7 promoter. Accordingly, it is preferable to convert the insulin analogs 1-3 expressed as inclusions into a soluble form, followed by their isolation and purification.

В типичном воплощении настоящее изобретение может дополнительно включать следующие стадии выделения и очистки аналогов инсулина, экспрессированных в форме включений, из трансформанта:In a typical embodiment, the present invention may further include the following steps for isolating and purifying insulin analogs expressed as inclusions from a transformant:

d-1) получение клеток трансформанта из культуры и их измельчение;d-1) obtaining transformant cells from the culture and grinding them;

d-2) выделение экспрессированного пептида-аналога инсулина из лизата измельченных клеток с его последующим рефолдингом;d-2) isolating the expressed insulin analogue peptide from the minced cell lysate with its subsequent refolding;

d-3) очистку пептида-аналога инсулина, прошедшего рефолдинг, посредством катионообменной хроматографии;d-3) purifying the refolded insulin analog peptide by cation exchange chromatography;

d-4) обработку очищенного пептида-аналога инсулина трипсином и карбоксипептидазой В; и d-5) последовательную очистку обработанного пептида-аналога инсулина катионообменной хроматографией и анионообменной хроматографией.d-4) treating the purified insulin analog peptide with trypsin and carboxypeptidase B; and d-5) sequentially purifying the treated insulin analog peptide by cation exchange chromatography and anion exchange chromatography.

В еще одном аспекте согласно настоящему изобретению предложена фармацевтическая композиция для лечения диабета, содержащая указанные выше аналоги инсулина.In yet another aspect, the present invention provides a pharmaceutical composition for the treatment of diabetes comprising the above insulin analogues.

Фармацевтическая композиция, содержащая аналоги инсулина по настоящему изобретению, может содержать фармацевтически приемлемый носитель. Примеры фармацевтически приемлемого носителя для перорального введения могут включать связывающий агент, скользящий агент, разрыхлитель, эксципиент, солюбилизирующий агент, диспергирующий агент, стабилизирующий агент, суспендирующий агент, краситель, корригент и так далее; для инъекционных композиций могут быть смешаны для применения буферный агент, консервант, анальгетик, изотонический агент, стабилизирующий агент и так далее; и в композициях для местного применения могут быть использованы основа, эксципиент, смазывающий агент, консервант и так далее. Фармацевтическая композиция по настоящему изобретению может быть изготовлена сочетанием с различными фармацевтически приемлемыми носителями, описанными выше. Например, для перорального введения фармацевтическая композиция может быть изготовлена в форме таблеток, пастилок, капсул, эликсиров, суспензий, сиропов, вафель и так далее. Для инъекций фармацевтическая композиция может быть изготовлена в форме однодозовых ампул или многодозовых контейнеров. Кроме того, фармацевтическая композиция может также быть изготовлена в форме растворов, суспензий, таблеток, пилюль, капсул и композиций с длительным высвобождением.The pharmaceutical composition containing the insulin analogs of the present invention may contain a pharmaceutically acceptable carrier. Examples of a pharmaceutically acceptable carrier for oral administration may include a binding agent, a lubricant, a disintegrant, an excipient, a solubilizing agent, a dispersing agent, a stabilizing agent, a suspending agent, a coloring agent, a flavoring agent, and so on; for injectable compositions, buffering agent, preservative, analgesic, isotonic agent, stabilizing agent and so on can be mixed for use; and in compositions for topical application, a base, an excipient, a lubricant, a preservative, and so on, can be used. The pharmaceutical composition of the present invention may be formulated in combination with various pharmaceutically acceptable carriers as described above. For example, for oral administration, the pharmaceutical composition may be in the form of tablets, lozenges, capsules, elixirs, suspensions, syrups, wafers, and so on. For injection, the pharmaceutical composition may be in the form of single dose ampoules or multi-dose containers. In addition, the pharmaceutical composition may also be in the form of solutions, suspensions, tablets, pills, capsules and sustained release formulations.

В то же время, примеры подходящих носителей, эксципиентов и разбавителей могут включать лактозу, декстрозу, сахарозу, сорбит, маннит, ксилит, эритрит, мальтит, крахмал, аравийскую камедь, альгинат, желатин, фосфат кальция, силикат кальция, целлюлозу, метилцеллюлозу, микрокристаллическую целлюлозу, поливинилпирролидон, вода, метилгидроксибензоат, пропилгидроксибензоат, тальк, стеарат магния, минеральное масло и так далее. Кроме того, фармацевтическая композиция по настоящему изобретению может дополнительно содержать наполнитель, антикоагулянт, смазывающий агент, увлажнитель, корригент, эмульгатор, консервант и так далее.Meanwhile, examples of suitable carriers, excipients and diluents may include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, gum arabic, alginate, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, cellulose, methylcellulose, microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate, mineral oil and so on. In addition, the pharmaceutical composition of the present invention may further contain a filler, an anticoagulant, a lubricating agent, a humectant, a flavoring agent, an emulsifier, a preservative, and so on.

В еще одном аспекте согласно настоящему изобретению предложен способ лечения диабета, включающий введение фармацевтической композиции, содержащей аналоги инсулина по настоящему изобретению, субъекту, нуждающемуся в этом.In yet another aspect, the present invention provides a method for treating diabetes, comprising administering a pharmaceutical composition containing the insulin analogs of the present invention to a subject in need thereof.

Аналоги инсулина по настоящему изобретению демонстрируют значительно улучшенный in vitroэффект по сравнению с нативным инсулином, и поэтому ожидают, что введение фармацевтической композиции, содержащей указанные выше аналоги инсулина, может быть эффективным для лечения диабета.The insulin analogs of the present invention show a significantly improved in vitro effect compared to native insulin, and therefore it is expected that the administration of a pharmaceutical composition containing the above insulin analogs can be effective for the treatment of diabetes.

При использовании здесь термин введение относится к введению определенного вещества пациенту подходящим способом, и конъюгат по настоящему изобретению может быть введен любым известным способом введения, при условии, что лекарственное средство сможет проникнуть в целевую ткань. Например, может быть проведено внутрибрюшинное, внутривенное, внутримышечное, подкожное, внутрикожное, пероральное, местное, интраназальное, внутрилегочное и ректальное введение, но путь введения не ограничен указанными вариантами. Тем не менее, из-за расщепления пептидов при пероральном введении активные ингредиенты композиции для перорального введения должны быть заключены в оболочку или включены в композицию для защиты от расщепления в желудке. Предпочтительно, настоящая композиция может быть введена в форме для инъекций. Кроме того, фармацевтическая композиция может быть введена с использованием определенного устройства, обеспечивающего транспорт активных ингредиентов в целевую клетку.As used herein, the term administration refers to the administration of a particular substance to a patient by a suitable route, and the conjugate of the present invention may be administered by any known route of administration, provided that the drug can enter the target tissue. For example, intraperitoneal, intravenous, intramuscular, subcutaneous, intradermal, oral, topical, intranasal, intrapulmonary, and rectal administration may be administered, but the route of administration is not limited to these. However, due to the degradation of peptides upon oral administration, the active ingredients of the oral composition must be coated or included in the composition to protect against degradation in the stomach. Preferably, the present composition may be administered in an injection form. In addition, the pharmaceutical composition may be administered using a specific device to transport the active ingredients into the target cell.

Кроме того, фармацевтическую композицию по настоящему изобретению могут определять тип ле- 10 041658 карственного средства, используемого в качестве активного компонента, а также ряд соответствующих факторов, включая типы заболеваний, подлежащих лечению, пути введения, возраст, пол и массу тела пациента и тяжесть заболевания. Поскольку фармацевтическая композиция по настоящему изобретению имеет отличные продолжительность сохранения и титр in vivo, это позволяет существенно снизить частоту введения и дозу фармацевтических лекарственных средств по настоящему изобретению.In addition, the pharmaceutical composition of the present invention can be determined by the type of drug used as the active ingredient, as well as a number of relevant factors, including the types of diseases to be treated, the route of administration, the age, sex and body weight of the patient, and the severity of the disease. . Since the pharmaceutical composition of the present invention has an excellent in vivo shelf life and titer, the administration frequency and dosage of the pharmaceutical drugs of the present invention can be significantly reduced.

Вариант осуществления изобретенияEmbodiment of the invention

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на следующие примеры. Тем не менее, эти примеры приведены лишь в целях наглядности, и изобретение не следует ограничивать этими примерами.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, these examples are for illustrative purposes only and the invention should not be limited to these examples.

Пример 1. Конструирование и экспрессия вектора для аналогов инсулина.Example 1 Construction and expression of a vector for insulin analogues.

Для конструирования аналогов инсулина с модификацией аминокислоты (аминокислот) А-цепи и/или В-цепи нативного инсулина синтезировали пары праймеров, состоящие из прямого праймера и обратного праймера, для амплификации аналогов инсулина с введением соответствующей модификации и затем проводили ПЦР с использованием кДНК проинсулина в качестве матрицы. В частности, использовали матрицу, где кДНК проинсулина (SC128255, OriGene) (см. последовательности ВС005255.1 и ААН05255) была клонирована в вектор рЕТ22Ь (Novagen) и для оптимальной рекомбинантной экспрессии инсулина нуклеотидная последовательность SEQ ID NO: 23 (ATG GCA АСА АСА ТСА АСА GCA ACT ACG CGT), кодирующая аминокислотную последовательность Met Ala Thr Thr Ser Thr Ala Thr Thr Arg (SEQ ID NO: 24), была введена в клонированную кДНК проинсулина в качестве N-концевого партнера по слиянию.To construct insulin analogs with modification of the amino acid (amino acids) of the A-chain and/or B-chain of native insulin, primer pairs consisting of a forward primer and a reverse primer were synthesized to amplify insulin analogs with the introduction of the appropriate modification, and then PCR was performed using cDNA of proinsulin in as a matrix. In particular, a template was used where the cDNA of proinsulin (SC128255, OriGene) (see sequences BC005255.1 and AAH05255) was cloned into the vector pET22b (Novagen) and for optimal recombinant expression of insulin, the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 23 (ATG GCA ACA ACA TCA ACA GCA ACT ACG CGT) encoding the amino acid sequence Met Ala Thr Thr Ser Thr Ala Thr Thr Arg (SEQ ID NO: 24) was introduced into the cloned proinsulin cDNA as an N-terminal fusion partner.

Конкретно, в настоящем изобретении были синтезированы следующие аналоги инсулина, содержащие аминокислотные модификации, показанные в табл. 1.Specifically, the following insulin analogs containing the amino acid modifications shown in Table 1 were synthesized in the present invention. 1.

Таблица 1Table 1

Аминокислотные модификации Amino acid modifications Аналог инсулина 1 Insulin analogue 1 А14 Туг GluA 14 Tug Glu Аналог инсулина 2 Insulin analogue 2 А14 Туг AsnA 14 Tug Asn Аналог инсулина 3 Insulin analogue 3 А14 Туг —> Glu + делеция В A 14 Tyr -> Glu + deletion B 2E Аналог инсулина 4 Insulin analogue 4 А14 Туг —> Ala + В16 Туг —> Glu, делеция В25 A 14 Tyr -> Ala + B 16 Tyr -> Glu, deletion B 25

В табл. 1 выше аналог инсулина 1 представляет собой аналог с заменой 14-й аминокислоты аминокислотной последовательности А-цепи нативного инсулина, представленной SEQ ID NO: 1, т.е. тирозина, на глутаминовую кислоту;In table. 1 above, insulin analog 1 is the 14th amino acid substitution analog of the native insulin A chain amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, i.e. tyrosine, glutamic acid;

аналог инсулина 2 представляет собой аналог с заменой 14-й аминокислоты аминокислотной последовательности А-цепи нативного инсулина, представленной SEQ ID NO: 1, т.е. тирозина, на аспарагин;insulin analog 2 is a 14th amino acid substitution analog of the native insulin A chain amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, ie. tyrosine, to asparagine;

аналог инсулина 3 представляет собой аналог с заменой 14-й аминокислоты аминокислотной последовательности А-цепи нативного инсулина, представленной SEQ ID NO: 1, т.е. тирозина, на глутаминовую кислоту и делецией 25-й аминокислоты аминокислотной последовательности В-цепи нативного инсулина, представленной SEQ ID NO: 2, т.е. фенилаланина; и аналог инсулина 4 представляет собой аналог с заменой 14-й аминокислоты аминокислотной последовательности А-цепи нативного инсулина, представленной SEQ ID NO: 1, т.е. тирозина, на аланин, заменой 16-й аминокислоты аминокислотной последовательности В-цепи нативного инсулина, представленной SEQ ID NO: 2, т.е. тирозина, на глутаминовую кислоту и делецией 25-й аминокислоты аминокислотной последовательности В-цепи нативного инсулина, представленной SEQ ID NO: 2, т.е. фенилаланина.insulin analog 3 is a 14th amino acid substitution analog of the native insulin A chain amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, ie. tyrosine, to glutamic acid and deletion of the 25th amino acid of the native insulin B chain amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, i.e. phenylalanine; and insulin analog 4 is a 14th amino acid substitution analog of the native insulin A chain amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, i.e. tyrosine to alanine by replacing the 16th amino acid of the native insulin B chain amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, i.e. tyrosine, to glutamic acid and deletion of the 25th amino acid of the native insulin B chain amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, i.e. phenylalanine.

Соответствующие пары прямых праймеров и обратных праймеров, разработанные для амплификации аналогов инсулина 1-3, показаны в табл. 2 ниже.The respective pairs of forward primers and reverse primers designed to amplify insulin analogs 1-3 are shown in Table 1. 2 below.

- 11 041658- 11 041658

Таблица 2table 2

Последовательность Subsequence SEQ ID NO: SEQID NO: Аналог инсулина 1 Insulin analogue 1 5'-ccagcatctgctccctcgaacagctggagaactactg-3' 5'-ccagcatctgctccctcgaacagctggagaactactg-3' 5 5 5'-cagtagttctccagctgttcgagggagcagatgctgg-3' 5'-cagtagttctctccagctgttcgagggagcagatgctgg-3' 6 6 Аналог инсулина 2 Insulin analogue 2 5'-cagcatctgctccctcaaccagctggagaactac-3' 5'-cagcatctgctccctcaaccagctggagaactac-3' 7 7 5 '-gtagttctccagctggttgagggagcagatgctg-3' 5'-gtagttctccagctggttgagggagcagatgctg-3' 8 8 Аналог инсулина 3 Insulin analogue 3 5'-ccagcatctgctccctcgaacagctggagaactactg-3' 5'-ccagcatctgctccctcgaacagctggagaactactg-3' 5 5 5'-cagtagttctccagctgttcgagggagcagatgctgg-3' 5'-cagtagttctctccagctgttcgagggagcagatgctgg-3' 6 6 5 '-gcggggaacgaggcttctacacacccaagacccg-3' 5'-gcggggaacgaggcttctacacacccaagacccg-3' 9 9 5 '-cgggtcttgggtgtgtagaagcctcgttccccgc-3' 5'-cgggtcttgggtgtgtagaagcctcgttccccgc-3' 10 10 Аналог инсулина 4 Insulin analogue 4 5'-cagcatctgctccctcgcccagctggagaactac-3' 5'-cagcatctgctccctcgcccagctggagaactac-3' 11 eleven 5 '-gtagttctccagctgggcgagggagcagatgctg-3' 5'-gtagttctctccagctgggcgagggagcagatgctg-3' 12 12 5 '-ctggtggaagctctcgagctagtgtgcggggaac-3' 5'-ctggtggaagctctcgagctagtgtgcggggaac-3' 13 13 5'-gttccccgcacactagctcgagagcttccaccag-3' 5'-gttccccgcacactagctcgagagcttccaccag-3' 14 14 5 '-gcggggaacgaggcttctacacacccaagacccg-3' 5'-gcggggaacgaggcttctacacacccaagacccg-3' 9 9 5 '-cgggtcttgggtgtgtagaagcctcgttccccgc-3' 5'-cgggtcttgggtgtgtagaagcctcgttccccgc-3' 10 10

В табл. 2 выше пара праймеров, состоящая из SEQ ID NO: 5 и 6, была разработана для замены 14-й аминокислоты аминокислотной последовательности А-цепи нативного инсулина, т.е. тирозина, на глутаминовую кислоту; пара праймеров, состоящая из SEQ ID NO: 7 и 8, была разработана для замены 14-й аминокислоты аминокислотной последовательности А-цепи нативного инсулина, т.е. тирозина, на аспарагин; пара праймеров, состоящая из SEQ ID NO: 9 и 10, была разработана для делеции 25-й аминокислоты аминокислотной последовательности В-цепи нативного инсулина, т.е. фенилаланина; пара праймеров, состоящая из SEQ ID NO: 11 и 12, была разработана для замены 14-й аминокислоты аминокислотной последовательности А-цепи нативного инсулина, т.е. тирозина, на аланин; и пара праймеров, состоящая из SEQ ID NO: 13 и 14, была разработана для замены 16-й аминокислоты аминокислотной последовательности В-цепи нативного инсулина, т.е. тирозина, на глутаминовую кислоту.In table. 2 above, the primer pair consisting of SEQ ID NOs: 5 and 6 was designed to replace the 14th amino acid of the native insulin A chain amino acid sequence, i. tyrosine, glutamic acid; a primer pair consisting of SEQ ID NOs: 7 and 8 was designed to replace the 14th amino acid of the native insulin A chain amino acid sequence, i.e. tyrosine, to asparagine; a primer pair consisting of SEQ ID NOs: 9 and 10 was designed to delete the 25th amino acid of the native insulin B chain amino acid sequence, i.e. phenylalanine; a primer pair consisting of SEQ ID NOs: 11 and 12 was designed to replace the 14th amino acid of the native insulin A chain amino acid sequence, i.e. tyrosine, to alanine; and a primer pair consisting of SEQ ID NOs: 13 and 14 was designed to replace the 16th amino acid of the native insulin B chain amino acid sequence, i.e. tyrosine to glutamic acid.

Для проведения ПЦР для амплификации аналогов инсулина с соответствующими модификациями готовили реакционный раствор, смешивая 150 нг ДНК-матрицы, 1 мл каждого 100 пМ праймера, 5 мл 2,5 мМ dNTP, 10 единиц pfx-полимеразы (Invitrogen, США) и 10Х буферный раствор. Реакционный раствор подвергали начальной денатурации при 95°С в течение 30 с с последующим повторением 18 циклов отжига при 95°С в течение 30 с, 55°С в течение 30 с и 68°С в течение 6 мин и, в завершение, оставляли при 68°С на 5 м. Полученные таким образом ПЦР-амплифицированные продукты выделяли с использованием набора для выделения из геля (Qiagen, Германия) и обрабатывали рестриктазами NdeI и BamHI, получая фрагменты для введения. Вектор рЕТ22Ь (Novagen, США) затем расщепляли теми же рестриктазами и полученные фрагменты выделяли с использованием того же набора для выделения из геля. Указанные выше фрагменты для введения лигировали с подготовленным таким образом вектором, используя лигазу Т4, с получением векторов экспрессии рЕТ22b-аналог инсулина 1-4. Указанные векторы экспрессии содержат нуклеиновые кислоты, кодирующие аминокислотные последовательности аналогов инсулина 1-4, под контролем промотора Т7, и эти векторы позволяют экспрессировать белки-аналоги инсулина в форме включений в клетке-хозяине.For PCR to amplify insulin analogues with appropriate modifications, a reaction solution was prepared by mixing 150 ng of DNA template, 1 ml of each 100 pM primer, 5 ml of 2.5 mM dNTP, 10 units of pfx polymerase (Invitrogen, USA) and 10X buffer solution . The reaction solution was subjected to an initial denaturation at 95°C for 30 s followed by 18 cycles of annealing at 95°C for 30 s, 55°C for 30 s, and 68°C for 6 min, and finally left at 68° C. at 5 m. The PCR amplified products thus obtained were isolated using a gel isolation kit (Qiagen, Germany) and digested with NdeI and BamHI to obtain fragments for administration. The pET22b vector (Novagen, USA) was then digested with the same restriction enzymes, and the resulting fragments were isolated using the same gel isolation kit. The above fragments for introduction were ligated with the thus prepared vector using T4 ligase to obtain pET22b-insulin analogue expression vectors 1-4. These expression vectors contain nucleic acids encoding the amino acid sequences of insulin analogues 1-4 under the control of the T7 promoter, and these vectors allow the expression of insulin analogue proteins in the form of inclusions in the host cell.

Полученный таким образом вектор экспрессии рЕТ22b-аналог инсулина 1 по настоящему изобретению содержит нуклеиновую кислоту, имеющую нуклеотидную последовательность, представленную SEQ ID NO: 15, кодирующую аналог инсулина, имеющий аминокислотную последовательность, представленную SEQ ID NO: 16; полученный таким образом вектор экспрессии рЕТ22b-аналог инсулина 2 по настоящему изобретению содержит нуклеиновую кислоту, имеющую нуклеотидную последовательность, представленную SEQ ID NO: 17, кодирующую аналог инсулина, имеющий аминокислотную последовательность, представленную SEQ ID NO: 18; полученный таким образом вектор экспрессии рЕТ22b-аналог инсулина 3 по настоящему изобретению содержит нуклеиновую кислоту, имеющую нуклеотидную последовательность, представленную SEQ ID NO: 19, кодирующую аналог инсулина, имеющий аминокислотную последовательность, представленную SEQ ID NO: 20; и полученный таким образом вектор экспрессии рЕТ22b-аналог инсулина 4 по настоящему изобретению содержит нуклеиновую кислоту, имеющую нуклеотидную последовательность, представленную SEQ ID NO: 21, кодирующую аналог инсулина, имеющий аминокислотную последовательность, представленную SEQ ID NO: 22.The pET22b insulin analogue 1 expression vector thus obtained comprises a nucleic acid having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 15 encoding an insulin analogue having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 16; The thus obtained pET22b insulin analog 2 expression vector of the present invention comprises a nucleic acid having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 17 encoding an insulin analog having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18; The pET22b insulin analog 3 expression vector thus obtained of the present invention comprises a nucleic acid having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 19 encoding an insulin analog having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 20; and the pET22b insulin analogue 4 expression vector of the present invention thus obtained comprises a nucleic acid having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 21 encoding an insulin analogue having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 22.

Последовательности ДНК и последовательности белков каждого из аналогов инсулина 1-4 показаны в табл. 3 ниже.The DNA sequence and protein sequence of each of the insulin analogs 1-4 are shown in table. 3 below.

- 12 041658- 12 041658

Таблица 3Table 3

П ос л ед о вател ьн ость Subsequence SEQ ID NO: SEQ ID NO: Аналог инсулина 1 Insulin analogue 1 ДНК DNA ТТС GTT ААС САА САС TTG TGT GGC ТСА САС CTG GIG GAA GCT СТС ТАС СТА GTG TGC GGG GAA CGA GGC ТТС ТТС ТАС АСА ССС AAG ACC CGC CGG GAG GCA GAG GAC CTG CAG GTG GGG CAG GTG GAG CTG GGC GGG GGC CCT GGT GCA GGC AGC CTG CAG CCC TTG GCC CTG GAG GGG TCC CTG CAG AAG CGT GGC ATT GTG GAA CAA TGC TGT ACC AGC АТС TGC ТСС CTC GAA CAG CTG GAG ААС TAC TGC AAC TGA TTC GTT AAS CAA CAC TTG TGT GGC TCA CAC CTG GIG GAA GCT CTC TAC STA GTG TGC GGG GAA CGA GGC GGC AGC CTG CAG CCC TTG GCC CTG GAG GGG TCC CTG CAG AAG CGT GGC ATT GTG GAA CAA TGC TGT ACC AGC ATC TGC TCC CTC GAA CAG CTG GAG AAC TAC TGC AAC TGA 15 15 Белок Protein Phe Va1 Asn G1n His Leu Cys Gly Ser His Leu Vai Glu A1a Leu Tyr Leu Vai Cys Gly Glu Arg Gly Phe Phe Tyr Thr Pro Lys Thr Arg Arg Glu Ala Glu Asp Leu Gin Vai Gly Gin Vai Glu Leu Gly Gly Gly Pro Gly Ala Gly Ser Leu Gin Pro Leu Ala Leu Glu Gly Ser Leu Gin Lys Arg Gly He Vai Glu Gin Cys Cys Thr Ser lie Cys Ser Leu Glu Gin Leu Glu Asn Tyr Cys Asn Phe Va1 Asn G1n His Leu Cys Gly Ser His Leu Vai Glu A1a Leu Tyr Leu Vai Cys Gly Glu Arg Gly Phe Phe Tyr Thr Pro Lys Thr Arg Arg Glu Ala Glu Asp Leu Gin Vai Gly Gin Vai Glu Leu Gly Gly Gly Pro Gly Ala Gly Ser Leu Gin Pro Leu Ala Leu Glu Gly Ser Leu Gin Lys Arg Gly He Vai Glu Gin Cys Cys Thr Ser lie Cys Ser Leu Glu Gin Leu Glu Asn Tyr Cys Asn 16 16 Аналог инсулина 2 Insulin analogue 2 ДНК DNA TTC GTT ААС CAA CAC TTG TGT GGC ТСА CAC CTG GTG GAA GCT СТС ТАС СТА GTG TGC GGG GAA CGA GGC ТТС ТТС ТАС АСА CCC AAG ACC CGC CGG GAG GCA GAG GAC CTG CAG GTG GGG CAG GTG GAG CTG GGC GGG GGC CCT GGT GCA GGC AGC CTG CAG CCC TTG GCC CTG GAG GGG TCC CTG CAG AAG CGT GGC ATT GTG GAA CAA TGC TGT ACC AGC АТС TGC TCC CTC AAC CAG CTG GAG AAC TAC TGC AAC TGA TTC GTT AAC CAA CAC TTG TGT GGC TCA CAC CTG GTG GAA GCT CTC TAC STA GTG TGC GGG GAA CGA GGC GGC AGC CTG CAG CCC TTG GCC CTG GAG GGG TCC CTG CAG AAG CGT GGC ATT GTG GAA CAA TGC TGT ACC AGC ATC TGC TCC CTC AAC CAG CTG GAG AAC TAC TGC AAC TGA 17 17 Белок Protein Phe Vai Asn Gin His Leu Cys Gly Ser His Leu Vai Glu Ala Leu Tyr Leu Vai Cys Gly Glu Arg Gly Phe Phe Tyr Thr Pro Lys Thr Arg Arg Glu Ala Glu Asp Leu Gin Vai Gly Gin Vai Glu Leu Gly Gly Gly Pro Gly Ala Gly Ser Leu Gin Pro Leu Ala Leu Glu Gly Ser Leu Gin Phe Vai Asn Gin His Leu Cys Gly Ser His Leu Vai Glu Ala Leu Tyr Leu Vai Cys Gly Glu Arg Gly Phe Phe Tyr Thr Pro Lys Thr Arg Arg Glu Ala Glu Asp Leu Gin Vai Gly Gin Vai Glu Leu Gly Gly Gly Pro Gly Ala Gly Ser Leu Gin Pro Leu Ala Leu Glu Gly Ser Leu Gin 18 18

- 13 041658- 13 041658

Lys Arg Gly lie Val Glu Gin Cys Cys Thr Ser Ile Cys Ser Leu Asn Gin Leu Glu Asn Tyr Cys Asn Lys Arg Gly lie Val Glu Gin Cys Cys Thr Ser Ile Cys Ser Leu Asn Gin Leu Glu Asn Tyr Cys Asn Аналог инсулина 3 Insulin analogue 3 ДНК DNA TTC GTT AAC CAA CAC TTG TGT GGC TCA CAC CTG GTG GAA GCT СТС ТАС СТА GTG TGC GGG GAA CGA GGC TTC ТАС АСА CCC AAG ACC CGC CGG GAG GCA GAG GAC CTG CAG GTG GGG CAG GTG GAG CTG GGC GGG GGC CCT GGT GCA GGC AGC CTG CAG CCC TTG GCC CTG GAG GGG TCC CTG CAG AAG CGT GGC ATT GTG GAA CAA TGC TGT ACC AGC АТС TGC ТСС CTC GAA CAG CTG GAG AAC TAC TGC AAC TGA TTC GTT AAC CAA CAC TTG TGT GGC TCA CAC CTG GTG GAA GCT CTC TAC STA GTG TGC GGG GAA CGA GGC TTC TAC ACA CCC AAG ACC CGC CGG GAG GCA GAG GAC CTG CAG GTG GGG CAG GTG GAG CTG GGC GGG GGC CCT GGT GCA GGC AGC CTG CAG CCC TTG GCC CTG GAG GGG TCC CTG CAG AAG CGT GGC ATT GTG GAA CAA TGC TGT ACC AGC ATC TGC TCC CTC GAA CAG CTG GAG AAC TAC TGC AAC TGA 19 19 Белок Protein Phe Val Asn Gin His Leu Cys Gly Ser His Leu Val Glu Ala Leu Tyr Leu Val Cys Gly Glu Arg Gly Phe Tyr Thr Pro Lys Thr Arg Arg Glu Ala Glu Asp Leu Gin Val Gly Gin Val Glu Leu Gly Gly Gly Pro Gly Ala Gly Ser Leu Gin Pro Leu Ala Leu Glu Gly Ser Leu Gin Lys Arg Gly lie Val Glu Gin Cys Cys Thr Ser lie Cys Ser Leu Glu Gin Leu Glu Asn Tyr Cys Asn Phe Val Asn Gin His Leu Cys Gly Ser His Leu Val Glu Ala Leu Tyr Leu Val Cys Gly Glu Arg Gly Phe Tyr Thr Pro Lys Thr Arg Arg Glu Ala Glu Asp Leu Gin Val Gly Gin Val Glu Leu Gly Gly Gly Pro Gly Ala Gly Ser Leu Gin Pro Leu Ala Leu Glu Gly Ser Leu Gin Lys Arg Gly lie Val Glu Gin Cys Cys Thr Ser lie Cys Ser Leu Glu Gin Leu Glu Asn Tyr Cys Asn 20 20 Аналог инсулина 4 Insulin analog 4 ДНК DNA TTC GTT AAC CAA CAC TTG TGT GGC TCA CAC CTG GTG GAA GCT CTC GAG СТА GTG TGC GGG GAA CGA GGC TTC ТАС АСА CCC AAG ACC CGC CGG GAG GCA GAG GAC CTG CAG GTG GGG CAG GTG GAG CTG GGC GGG GGC CCT GGT GCA GGC AGC CTG CAG CCC TTG GCC CTG GAG GGG TCC CTG CAG AAG CGT GGC ATT GTG GAA CAA TGC TGT ACC AGC АТС TGC TCC CTC GCC CAG CTG GAG AAC TAC TGC AAC TGA TTC GTT AAC CAA CAC TTG TGT GGC TCA CAC CTG GTG GAA GCT CTC GAG STA GTG TGC GGG GAA CGA GGC TTC TAC ACA CCC AAG ACC CGC CGG GAG GCA GAG GAC CTG CAG GTG GGG CAG GTG GAG CTG GGC GGG GGC CCT GGT GCA GGC AGC CTG CAG CCC TTG GCC CTG GAG GGG TCC CTG CAG AAG CGT GGC ATT GTG GAA CAA TGC TGT ACC AGC ATC TGC TCC CTC GCC CAG CTG GAG AAC TAC TGC AAC TGA 21 21 Белок Protein Phe Val Asn Gin His Leu Cys Gly Ser His Leu Val Glu Ala Leu Glu Leu Val Cys Gly Glu Arg Gly Phe Tyr Thr Pro Lys Thr Arg Arg Glu Ala Glu Asp Leu Gin Val Gly Gin Val Glu Leu Gly Gly Gly Pro Gly Ala Gly Phe Val Asn Gin His Leu Cys Gly Ser His Leu Val Glu Ala Leu Glu Leu Val Cys Gly Glu Arg Gly Phe Tyr Thr Pro Lys Thr Arg Arg Glu Ala Glu Asp Leu Gin Val Gly Gin Val Glu Leu Gly Gly Gly Pro Gly Ala Gly 22 22 Ser Leu Gin Pro Leu Ala Leu Glu Gly Ser Leu Gin Lys Arg Gly lie Val Glu Gin Cys Cys Thr Ser lie Cys Ser Leu Ala Gin Leu Glu Asn Tyr Cys Asn Ser Leu Gin Pro Leu Ala Leu Glu Gly Ser Leu Gin Lys Arg Gly lie Val Glu Gin Cys Cys Thr Ser lie Cys Ser Leu Ala Gin Leu Glu Asn Tyr Cys Asn

Пример 2. Экспрессия рекомбинантных аналогов инсулина.Example 2 Expression of Recombinant Insulin Analogs.

Рекомбинантную экспрессию аналогов инсулина по настоящему изобретению под контролем промотра Т7 проводили следующим образом. Е. coli BL21-DE3 (Е. coli В F-dcm ompT hsdS(rB-mB-) gal λDE3) (Novagen, США) трансформировали каждым из векторов экспрессии аналогов инсулина, полученных в Примере 1. Трансформацию проводили с применением метода, рекомендованного Novagen, изготовителем Е. coli BL21-DE3. Каждую отдельную колонию, трансформированную векторами экспрессии аналогов инсулина, собирали, засевали в 2Х жидкую среду Лурия (Luria Broth, LB), содержащую 50 мкг/мл ампициллина, и культивировали при 37°С в течение 15 ч. Культуру рекомбинантных Е. coli и 2Х среду LB, содержащую 30% глицерина, смешивали в соотношении 1:1 (об./об.), аликвоты смеси по 1 мл помещали в каждую криопробирку, соответственно, и хранили при -140°С. Полученные клетки использовали как исходные для получения рекомбинантных аналогов инсулина.Recombinant expression of the insulin analogs of the present invention under the control of the T7 promoter was performed as follows. E. coli BL21-DE3 (E. coli B F-dcm ompT hsdS(rB-mB-) gal λDE3) (Novagen, USA) was transformed with each of the insulin analog expression vectors obtained in Example 1. Transformation was performed using the method recommended Novagen, manufacturer of E. coli BL21-DE3. Each individual colony transformed with insulin analog expression vectors was harvested, seeded in 2X liquid Luria medium (Luria Broth, LB) containing 50 μg/ml ampicillin, and cultured at 37°C for 15 h. Culture of recombinant E. coli and 2X LB medium containing 30% glycerol was mixed in a ratio of 1:1 (v/v), 1 ml aliquots of the mixture were placed in each cryovial, respectively, and stored at -140°C. The resulting cells were used as starting cells for the production of recombinant insulin analogues.

Для экспрессии рекомбинантных аналогов инсулина по одной пробирке каждых исходных клеток разводили в 500 мл 2Х LB и инкубировали на водяной бане с шейкером при 37°С в течение 14-16 ч. Инкубацию прекращали при достижении значения OD 5,0 или выше, и полученную культуру использовали в качестве посевной культуры. Посевную культуру засевали в 17 л ферментационной среды с использованием ферментера объемом 50 л (MSJ-U2, В.Е. MARUBISHI, Япония) и начинали первую периодическую ферментацию. Культивирование проводили при 37°С и скорости перемешивания 500 об/мин с подачей воздуха 20 л/мин (1 об./об./мин) и поддержанием рН 6,70 30%-ной аммиачной водой. По мере ферментации при уменьшении количества питательных веществ в культуральной среде ферментациюFor the expression of recombinant insulin analogs, one tube of each original cell was diluted in 500 ml of 2X LB and incubated in a water bath with a shaker at 37°C for 14-16 hours. used as a seed crop. The inoculum was inoculated into 17 L of fermentation medium using a 50 L fermenter (MSJ-U2, VE MARUBISHI, Japan) and the first batch fermentation was started. Cultivation was carried out at 37°C and a stirring speed of 500 rpm with an air supply of 20 l/min (1 v/v/min) and maintaining a pH of 6.70 with 30% ammonia water. As fermentation decreases with a decrease in the amount of nutrients in the culture medium, fermentation

- 14 041658 проводили в подпитываемой культуре, добавляя подпитывающий раствор. Мониторинг роста бактерий проводили по значениям OD, и при достижении значения OD 100 или более вносили IPTG в конечной концентрации 500 мкМ. После внесения культивирование продолжали еще приблизительно 23-25 ч. По завершении культивирования рекомбинантные бактерии выделяли центрифугированием и хранили при- 14 041658 was carried out in fed-batch culture by adding a feeding solution. Bacterial growth was monitored by OD values, and when an OD value of 100 or more was reached, IPTG was added at a final concentration of 500 μM. After the addition, the cultivation was continued for approximately 23-25 hours. Upon completion of the cultivation, the recombinant bacteria were isolated by centrifugation and stored at

-80°С до использования.-80°C before use.

Пример 3. Выделение и очистка рекомбинантных аналогов инсулина.Example 3 Isolation and Purification of Recombinant Insulin Analogs.

Для выделения и очистки рекомбинантных аналогов инсулина, экспрессированных в примере 2, из трансформантов клетки лизировали, как показано ниже, с последующим рефолдингом для преобразования аналогов инсулина, экспрессированных в форме нерастворимых в воде включений, в водорастворимую форму.To isolate and purify the recombinant insulin analogs expressed in Example 2 from the transformants, cells were lysed as shown below, followed by refolding to convert the insulin analogs expressed as water-insoluble inclusions into a water-soluble form.

3-1. Выделение и рефолдинг рекомбинантных аналогов инсулина.3-1. Isolation and refolding of recombinant insulin analogues.

Конкретно, каждый клеточный осадок ресуспендировали в 1 л солюбилизирующего буферного раствора (50 мМ трис-HCl (рН 9,0), 1 мМ EDTA (рН 8,0), 0,2 М NaCl и 0,5% Triton X-100) и клетки лизировали с использованием микрофлюидайзера М-110ЕН (AC Technology Corp. Model M1475C) при давлении 15000 psi (103,4 МПа). Клеточные лизаты центрифугировали при 7000 об/мин и 4°С в течение 20 мин и супернатант удаляли. Полученный осадок ресуспендировали в 3 л промывочного буфера (0,5% Triton Х100, 50 мМ трис (рН 8,0), 0,2 М NaCl и 1 мМ EDTA). Проводили центрифугирование при 7000 об/мин и 4°С в течение 20 мин и полученный осадок ресуспендировали в дистиллированной воде с последующим центрифугированием таким же образом. Каждый из полученных осадков ресуспендировали в 400 мл буферного раствора (1 М глицина, 3,78 г цистеина-HCl, рН 10,6) и перемешивали при комнатной температуре в течение 1 ч. Для выделения ресуспендированных рекомбинантных аналогов инсулина к ним добавляли 400 мл 8 М мочевины и перемешивали при 40°С в течение 1 ч. Для рефолдинга солюбилизированных рекомбинантных аналогов инсулина полученную смесь центрифугировали при 7000 об/мин и 4°С в течение 20 мин и отбирали супернатант. Супернатант перемешивали при 4°С в течение 16 ч с добавлением 7,2 л дистиллированной воды с использованием перистальтического насоса при скорости потока 1000 мл/ч.Specifically, each cell pellet was resuspended in 1 L of solubilizing buffer solution (50 mM Tris-HCl (pH 9.0), 1 mM EDTA (pH 8.0), 0.2 M NaCl and 0.5% Triton X-100) and the cells were lysed using an M-110EH microfluidizer (AC Technology Corp. Model M1475C) at 15,000 psi (103.4 MPa). Cell lysates were centrifuged at 7000 rpm and 4°C for 20 min and the supernatant was removed. The resulting pellet was resuspended in 3 L wash buffer (0.5% Triton X100, 50 mM Tris (pH 8.0), 0.2 M NaCl and 1 mM EDTA). Centrifugation was carried out at 7000 rpm and 4° C. for 20 minutes, and the resulting pellet was resuspended in distilled water, followed by centrifugation in the same manner. Each of the precipitates obtained was resuspended in 400 ml of a buffer solution (1 M glycine, 3.78 g of cysteine-HCl, pH 10.6) and stirred at room temperature for 1 hour. To isolate the resuspended recombinant insulin analogs, 400 ml of 8 M urea and stirred at 40°C for 1 hour. To refold the solubilized recombinant insulin analogues, the resulting mixture was centrifuged at 7000 rpm and 4°C for 20 min and the supernatant was collected. The supernatant was stirred at 4° C. for 16 h with the addition of 7.2 L of distilled water using a peristaltic pump at a flow rate of 1000 ml/h.

3-2. Очистка катионообменной хроматографией.3-2. Purification by cation exchange chromatography.

Образцы, в которых был проведен рефолдинг в примере 3-1, соответствующим образом наносили на катионообменную колонку (Source S, GE Healthcare), уравновешенную буферным раствором с 20 мМ цитрата натрия (рН 2,0), содержащим 45%-ной этанол для конъюгации. Белки-аналоги инсулина затем элюировали из колонки с линейным градиентом концентрации от 0 до 100% в 10 объемах колонки с использованием буферного раствора с 20 мМ цитрата натрия (рН 2,0), содержащего 0,5 М хлорида калия и 45%-ной этанол.Samples refolded in Example 3-1 were loaded appropriately on a cation exchange column (Source S, GE Healthcare) equilibrated with 20 mM sodium citrate buffer (pH 2.0) containing 45% ethanol for conjugation. . Insulin analogue proteins were then eluted from the column with a linear concentration gradient from 0 to 100% in 10 column volumes using a 20 mM sodium citrate buffer (pH 2.0) containing 0.5 M potassium chloride and 45% ethanol. .

3-3. Обработка трипсином и карбоксипептидазой В.3-3. Trypsin and carboxypeptidase B.

Из образцов, элюированных в примере 3-2, с использованием обессоливающей колонки удаляли соли с последующей их заменой буферным раствором (10 мМ трис-HCl, рН 8,0). Образцы обрабатывали трипсином в соответствии с молярным отношением 1000 по количеству белка в образце и карбоксипептидазой В в соответствии с молярным отношением 2000 по количеству белка в образце и перемешивали при 16°С в течение 16 ч. Реакцию останавливали, снижая рН до 3,5 с использованием 1 М цитрата натрия (рН 2,0).Salts were removed from the samples eluted in Example 3-2 using a desalting column, followed by their replacement with a buffer solution (10 mM Tris-HCl, pH 8.0). The samples were treated with trypsin according to a molar ratio of 1000 by the amount of protein in the sample and carboxypeptidase B according to the molar ratio of 2000 by the amount of protein in the sample and stirred at 16°C for 16 hours. The reaction was stopped by lowering the pH to 3.5 using 1 M sodium citrate (pH 2.0).

3-4. Очистка катионообменной хроматографией.3-4. Purification by cation exchange chromatography.

Образцы, в которых была завершена реакция в примере 3-3, соответствующим образом повторно наносили на катионообменную колонку (Source S, GE Healthcare), уравновешенную буферным раствором с 20 мМ цитрата натрия (рН 2,0), содержащим 45%-й этанол для конъюгации. Белки-аналоги инсулина затем элюировали из колонки с линейным градиентом концентрации от 0 до 100% в 10 объемах колонки с использованием буферного раствора с 20 мМ цитрата натрия (рН 2,0), содержащего 0,5 М хлорида калия и 45%-ной этанолSamples completed in Example 3-3 were reapplied as appropriate to a cation exchange column (Source S, GE Healthcare) equilibrated with a 20 mM sodium citrate buffer (pH 2.0) containing 45% ethanol to conjugation. Insulin analogue proteins were then eluted from the column with a linear concentration gradient from 0 to 100% in 10 column volumes using a 20 mM sodium citrate buffer (pH 2.0) containing 0.5 M potassium chloride and 45% ethanol.

3-5. Очистка анионообменной хроматографией.3-5. Purification by anion exchange chromatography.

Из образцов, элюированных в примере 3-4, удаляли соли с использованием обессоливающей колонки с последующей их заменой буферным раствором (10 мМ трис-HCl, рН 7,5). Для выделения чистых аналогов инсулина из полученных таким образом образцов полученные образцы соответствующим образом наносили на анионообменную колонку (Source Q, GE Healthcare), уравновешенную буферным раствором с 10 мМ трис (рН 7,5) для конъюгации. Белки-аналоги инсулина затем элюировали из колонки с линейным градиентом концентрации от 0 до 100% в 10 объемах колонки с использованием буферного раствора с 10 мМ трис (рН 7,5), содержащего 0,5 М хлорида натрия.From the samples eluted in example 3-4, salts were removed using a desalting column, followed by their replacement with a buffer solution (10 mm Tris-HCl, pH 7.5). To isolate pure insulin analogues from the thus obtained samples, the obtained samples were suitably applied to an anion exchange column (Source Q, GE Healthcare) equilibrated with 10 mM Tris buffer (pH 7.5) for conjugation. The insulin analog proteins were then eluted from the column with a linear concentration gradient from 0 to 100% in 10 column volumes using a 10 mM Tris buffer (pH 7.5) containing 0.5 M sodium chloride.

Чистоту очищенных аналогов инсулина анализировали белковым электрофорезом (SDS-PAGE) и хроматографией с обращенной фазой и эксклюзионной хроматографией, и результаты показаны на фиг. 1 и 2, соответственно. Кроме того, модификации аминокислот подтверждали пептидным картированием и анализом молекулярной массы каждого пика, и результаты показаны на фиг. 3.The purity of the purified insulin analogues was analyzed by protein electrophoresis (SDS-PAGE) and reverse phase and size exclusion chromatography, and the results are shown in FIG. 1 and 2, respectively. In addition, amino acid modifications were confirmed by peptide mapping and analysis of the molecular weight of each peak, and the results are shown in FIG. 3.

В результате, желаемые целевые модификации аминокислотной последовательности каждого из аналогов инсулина были подтверждены.As a result, the desired target amino acid sequence modifications of each of the insulin analogs were confirmed.

--

Claims (13)

Пример 4. Сравнение in vitro-эффекта нативного инсулина и аналогов инсулина.Example 4 Comparison of the in vitro effect of native insulin and insulin analogues. Для оценки in vitro-эффекта аналогов инсулина, выделенных и очищенных в примере 3, проводили эксперимент способности к абсорбции глюкозы (способности к поглощению глюкозы или синтезу липидов) с использованием клеточной линии мышиного происхождения 3T3-L1 с адипоцитарной дифференцировкой. Клеточную линию 3T3-L1 (АТСС, CL-173) субкультивировали с использованием модифицированной по способу Дульбекко среды Игла (Dulbecco's Modified Eagle's Medium, DMEM, Gibco, номер по каталогу 12430), содержащей 10% сыворотки новорожденных телят (bovine newborn calf serum, NBCS) два-три раза в неделю. Клеточную линию ЗТЗ-Ll суспендировали в дифференцировочной среде (DMEM, содержащая 10% FBS), высевали в 48-луночный планшет в концентрации 5x10 клеток на лунку и культивировали при 37°С в течение 48 ч. Для дифференцировки клеточной линии ЗТЗ-Ll с образованием адипоцитов в дифференцировочную среду добавляли l мкг/мл человеческого инсулина (Sigma, номер по каталогу 19278), 0,5 мМ IBMX (З-изобутил-1-метилксантин, Sigma, номер по каталогу 15879) и l мкМ дексаметазон (Sigma, номер по каталогу D4902), старую среду удаляли и в каждую лунку вносили по аликвоте полученной смеси в количестве 250 мкл на лунку. Через сорок восемь часов среду заменяли дифференцировочной средой с добавлением только l мкг/мл человеческого инсулина. Индукцию дифференцировки клеточной линии ЗТЗ-Ll с образованием адипоцитов затем подтверждали на протяжении периода продолжительностью от 7 до 9 суток, заменяя среду дифференцировочной средой, содержащей l мкг/мл человеческого инсулина, с 48-часовыми интервалами.To evaluate the in vitro effect of the insulin analogs isolated and purified in Example 3, a glucose absorption capacity (glucose uptake or lipid synthesis capacity) experiment was performed using a murine adipocyte differentiation cell line 3T3-L1. The 3T3-L1 cell line (ATCC, CL-173) was subcultured using Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM, Gibco, catalog number 12430) containing 10% bovine newborn calf serum (NBCS ) two to three times a week. The 33-Ll cell line was suspended in differentiation medium (DMEM containing 10% FBS), seeded in a 48-well plate at a concentration of 5x10 cells per well, and cultured at 37°C for 48 hours. adipocytes, 1 µg/mL human insulin (Sigma, cat. no. 19278), 0.5 mM IBMX (3-isobutyl-1-methylxanthine, Sigma, cat. no. 15879), and 1 µM dexamethasone (Sigma, cat. no. catalog D4902), the old medium was removed and an aliquot of the resulting mixture was added to each well in an amount of 250 μl per well. Forty-eight hours later, the medium was replaced with differentiation medium supplemented with only 1 μg/ml human insulin. The induction of differentiation of the 3TZ-Ll cell line into adipocytes was then confirmed over a period of 7 to 9 days by replacing the medium with differentiation medium containing 1 μg/ml human insulin at 48 hour intervals. Для эксперимента способности к абсорбции глюкозы клетки, завершившие свою дифференцировку с образованием адипоцитов, промывали один раз свободной от сыворотки средой DMEM и затем обрабатывали с использованием 250 мкл свободной от сыворотки среды DMEM в течение 4 ч для удаления из них сыворотки.For the glucose uptake capacity experiment, cells that had completed their differentiation to form adipocytes were washed once with serum-free DMEM and then treated with 250 µl of serum-free DMEM for 4 hours to remove serum from them. Человеческий инсулин и аналоги инсулина, соответственно, подвергали 10-кратному серийному разведению от 5 мкМ до 0,005 нМ свободной от сыворотки средой DMEM для дальнейшего использования в качестве образцов. Полученные таким образом образцы инсулина вносили в соответствующие лунки в количестве 250 мкл и проводили культивирование при 37°С в течение 24 ч в инкубаторе с 5% СО2. Для оценки количества глюкозы, оставшейся в среде по завершении культивирования, из каждой культуры получали образец объемом 200 мкл, разводили его в 5 раз с использованием D-PBS и подвергали GOPOD-анализу (GOPOD Assay Kit, Megazyme, номер по каталогу K-GLUC). Концентрацию оставшейся глюкозы рассчитывали, исходя из оптической плотности стандартного раствора глюкозы, вычисляли соответствующие значения EC50 относительно способности к поглощению глюкозы под действием аналогов инсулина, и результаты показаны в табл. 4 ниже.Human insulin and insulin analogues, respectively, were subjected to a 10-fold serial dilution from 5 μM to 0.005 nM serum-free DMEM medium for further use as samples. The thus obtained insulin samples were added to the respective wells in the amount of 250 μl and cultured at 37°C for 24 hours in an incubator with 5% CO 2 . To estimate the amount of glucose remaining in the medium at the end of the culture, a 200 μl sample was obtained from each culture, diluted 5-fold with D-PBS, and subjected to GOPOD assay (GOPOD Assay Kit, Megazyme, catalog number K-GLUC) . The remaining glucose concentration was calculated from the absorbance of the standard glucose solution, the corresponding EC 50 values were calculated relative to the ability to absorb glucose under the influence of insulin analogues, and the results are shown in table. 4 below. Таблица 4Table 4 Способность к поглощению глюкозы (по сравнению с нативным инсулином) (%)Glucose uptake capacity (compared to native insulin) (%) Нативный человеческий инсулин 100native human insulin 100 Аналог инсулина 1 238,4Insulin analogue 1 238.4 Аналог инсулина 2 241,7Insulin analogue 2 241.7 Аналог инсулина 3 705Insulin analogue 3 705 Как показано в табл. 4, аналог инсулина l продемонстрировал повышение способности к поглощению глюкозы на 238,4%, аналог инсулина 2 продемонстрировал повышение на 241,7% и аналог инсулина З продемонстрировал повышение на 705% по сравнению с нативным инсулином соответственно.As shown in Table. 4, insulin analog l showed a 238.4% increase in glucose uptake capacity, insulin analog 2 showed a 241.7% increase, and insulin analog 3 showed a 705% increase compared to native insulin, respectively. На основании представленных выше результатов было подтверждено, что аналоги инсулина по настоящему изобретению демонстрируют выдающийся in vitro-эффект, в 2-7 раз превосходящий эффект нативного инсулина, и эти результаты демонстрируют, что указанные аналоги инсулина могут иметь существенно увеличенный период полувыведения из сыворотки in vivo и могут, таким образом, быть представлены в форме стабильных инсулиновых композиций и эффективно использованы в качестве терапевтических агентов для лечения диабета.Based on the above results, it was confirmed that the insulin analogs of the present invention exhibit an outstanding in vitro effect, 2 to 7 times that of native insulin, and these results demonstrate that these insulin analogs can have a significantly increased serum half-life in vivo. and can thus be presented in the form of stable insulin compositions and effectively used as therapeutic agents for the treatment of diabetes. Специалистам в данной области будет ясно, что настоящее изобретение может быть воплощено в других конкретных формах без выхода за рамки его сущности или основных признаков. Описанные воплощения следует рассматривать во всех отношениях только как наглядные и не ограничивающие. Таким образом, объем настоящего изобретения определен приложенной формулой изобретения, но не предшествующим описанием. Все изменения в рамках значения и диапазона эквивалентности формулы изобретения следует рассматривать как включенные в объем настоящего изобретения.Those skilled in the art will appreciate that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from its spirit or essential features. The described embodiments are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. Thus, the scope of the present invention is defined by the appended claims and not by the preceding description. All changes within the meaning and range of equivalence of the claims are to be considered as being included within the scope of the present invention. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Пептид проинсулин, содержащий А-цепь с SEQ ID NO: З, указанную в следующей общей формуле 1, и В-цепь с SEQ ID NO: 4, указанную в следующей общей формуле 2, где аналог инсулина, содержащий А-цепь и В-цепь, может образовываться при процессинге указанного пептида проинсулина:1. A proinsulin peptide comprising an A chain of SEQ ID NO: 3 as indicated in the following general formula 1 and a B chain of SEQ ID NO: 4 as indicated in the following general formula 2, wherein an insulin analogue comprising an A chain and B-chain, can be formed during the processing of the specified proinsulin peptide: - 16 041658 (общая формула 1)- 16 041658 (general formula 1) Xaa1-Ile-Val-Glu-Xaa2-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Xaa3-Leu-Xaa4-Gln-Xaa5-Glu-Asn-Xaa6-Cys-Xaa7 (SEQ ID NO: 3), (общая формула 2)Xaa1-Ile-Val-Glu-Xaa2-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Xaa3-Leu-Xaa4-Gln-Xaa5-Glu-Asn-Xaa6-Cys-Xaa7 (SEQ ID NO: 3), ( general formula 2) Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Xaa8-Leu-Val-Cys-Gly-Glu-Arg-GlyPhe-Xaa9-Tyr-Xaa10-Xaa11-Lys-Thr (SEQ ID NO: 4), где:Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Xaa8-Leu-Val-Cys-Gly-Glu-Arg-GlyPhe-Xaa9-Tyr- Xaa10-Xaa11-Lys-Thr (SEQ ID NO: 4), where: (а) в А-цепи с SEQ ID NO: 3 Xaa1 представляет собой глицин, Хаа2 представляет собой глутамин, Хаа3 представляет собой серин, Хаа4 представляет собой глутаминовую кислоту, Хаа5 представляет собой лейцин, Хаа6 представляет собой тирозин и Хаа7 представляет собой аспарагин; и в В-цепи с SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 отсутствует, Xaa10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин.(a) in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is glutamic acid, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine, and Xaa7 is asparagine; and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is absent, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline. 2. Пептид проинсулин по п.1, где пептид (а) содержит аминокислотную последовательность, представленную SEQ ID NO: 20.2. The proinsulin peptide according to claim 1, wherein the peptide (a) contains the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 20. 3. Нуклеиновая кислота, кодирующая пептид проинсулин по п.1 или 2.3. Nucleic acid encoding the proinsulin peptide according to claim 1 or 2. 4. Нуклеиновая кислота по п.3, содержащая нуклеотидную последовательность SEQ ID NO: 19.4. Nucleic acid according to claim 3, containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 19. 5. Рекомбинантный вектор экспрессии, содержащий нуклеиновую кислоту по п.3.5. Recombinant expression vector containing the nucleic acid according to claim 3. 6. Клетка-хозяин, содержащая рекомбинантный вектор экспрессии по п.5.6. A host cell containing a recombinant expression vector according to claim 5. 7. Клетка-хозяин по п.6, представляющая собой Е. coli.7. The host cell according to claim 6, which is E. coli. 8. Способ получения аналога инсулина, включающий:8. A method for producing an insulin analog, comprising: а) получение рекомбинантного вектора экспрессии, содержащего нуклеиновую кислоту, кодирующую пептид проинсулин по п.1;a) obtaining a recombinant expression vector containing a nucleic acid encoding the proinsulin peptide according to claim 1; б) трансформирование клетки-хозяина рекомбинантным вектором экспрессии и получение ее трансформанта;b) transforming the host cell with a recombinant expression vector and obtaining its transformant; в) культивирование трансформанта и экспрессию нуклеиновой кислоты, кодирующей пептид проинсулин; иc) cultivation of the transformant and expression of the nucleic acid encoding the proinsulin peptide; And г) выделение и очистку экспрессированного пептида проинсулина, и затем его процессинг с получением аналога инсулина.d) isolating and purifying the expressed proinsulin peptide and then processing it to produce an insulin analogue. 9. Способ по п.8, где нуклеиновая кислота содержит нуклеотидную последовательность SEQ ID NO: 19.9. The method of claim 8, wherein the nucleic acid comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 19. 10. Способ по п.8, где трансформант представляет собой Е. coli.10. The method of claim 8 wherein the transformant is E. coli. 11. Способ по п.8, где стадия (г) включает:11. The method according to claim 8, where stage (d) includes: d-1) получение клеток трансформанта из культуры и их измельчение;d-1) obtaining transformant cells from the culture and grinding them; d-2) выделение экспрессированного пептида проинсулина из лизата измельченных клеток с его последующим рефолдингом;d-2) isolation of the expressed proinsulin peptide from the crushed cell lysate with its subsequent refolding; d-3) очистку пептида проинсулина, прошедшего рефолдинг, посредством катионообменной хроматографии;d-3) purification of the refolded proinsulin peptide by cation exchange chromatography; d-4) обработку очищенного пептида проинсулина трипсином и карбоксипептидазой В; и d-5) последовательную очистку аналога инсулина катионообменной хроматографией и анионообменной хроматографией.d-4) treating the purified proinsulin peptide with trypsin and carboxypeptidase B; and d-5) sequentially purifying the insulin analog by cation exchange chromatography and anion exchange chromatography. 12. Аналог инсулина, содержащий А-цепь с SEQ ID NO: 3, указанную в следующей общей формуле 1, и В-цепь с SEQ ID NO: 4, указанную в следующей общей формуле 2:12. An insulin analogue comprising the A chain of SEQ ID NO: 3 as set forth in the following general formula 1 and the B chain of SEQ ID NO: 4 as set forth in the following general formula 2: (общая формула 1)(general formula 1) Xaa1-Ile-Val-Glu-Xaa2-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Xaa3-Leu-Xaa4-Gln-Xaa5-Glu-Asn-Xaa6-Cys-Xaa7 (SEQ ID NO: 3), (общая формула 2)Xaa1-Ile-Val-Glu-Xaa2-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Xaa3-Leu-Xaa4-Gln-Xaa5-Glu-Asn-Xaa6-Cys-Xaa7 (SEQ ID NO: 3), ( general formula 2) Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Xaa8-Leu-Val-Cys-Gly-Glu-Arg-GlyPhe-Xaa9-Tyr-Xaa10-Xaa11-Lys-Thr (SEQ ID NO: 4), где:Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Xaa8-Leu-Val-Cys-Gly-Glu-Arg-GlyPhe-Xaa9-Tyr- Xaa10-Xaa11-Lys-Thr (SEQ ID NO: 4), where: (а) в А-цепи с SEQ ID NO: 3 Xaa1 представляет собой глицин, Хаа2 представляет собой глутамин, Хаа3 представляет собой серин, Хаа4 представляет собой глутаминовую кислоту, Хаа5 представляет собой лейцин, Хаа6 представляет собой тирозин и Хаа7 представляет собой аспарагин; и в В-цепи с SEQ ID NO: 4 Хаа8 представляет собой тирозин, Хаа9 отсутствует, Хаа10 представляет собой треонин и Xaa11 представляет собой пролин.(a) in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is glutamic acid, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine, and Xaa7 is asparagine; and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is absent, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline. 13. Фармацевтическая композиция для лечения диабета, содержащая аналог инсулина по п.12 и фармацевтически приемлемый носитель.13. A pharmaceutical composition for the treatment of diabetes, comprising the insulin analog of claim 12 and a pharmaceutically acceptable carrier. --
EA201890584 2015-08-28 2016-08-29 NEW INSULIN ANALOGUES AND THEIR APPLICATIONS EA041658B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2015-0121819 2015-08-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA041658B1 true EA041658B1 (en) 2022-11-18

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10647753B2 (en) Insulin analogs and use thereof
RU2764197C1 (en) Insulin analogues with reduced affinity to insulin receptor and their use
KR102406654B1 (en) long acting insulin and use thereof
WO1993003174A1 (en) Tissue-selective insulin analogs
CN113396157A (en) Insulin analogs with reduced insulin receptor binding affinity
KR20160007295A (en) Insulin analog
KR20160001391A (en) Novel long acting insulin analog and use thereof
EA041658B1 (en) NEW INSULIN ANALOGUES AND THEIR APPLICATIONS
EA045778B1 (en) NEW INSULIN ANALOGUES AND THEIR APPLICATION
RU2337964C2 (en) RECOMBINANT PLASMID DNA pAS-2 ENCODING HUMAN BEING PROINSULIN POLYPEPTIDE Aspart AND STRAIN OF BACTERIA Escherichia coli BAS2-RECOMBINANT PROINSULIN Aspart PRODUCER
RU2729381C1 (en) Recombinant plasmid dna pf644 coding hybrid polypeptide containing proinsulin glargine, and bacterial strain escherichia coli - producer of hybrid polypeptide containing proinsulin glargine
JP4512222B2 (en) Betacellulin variant
RU2515115C1 (en) RECOMBINANT PLASMID DNA pHIG05, CODING HYBRID PROTEIN WITH HUMAN PROINSULIN Glargine, CELL Escherichia coli, TRANSFORMED BY RECOMBINANT PLASMID DNA PHIG05, AND STRAIN OF BACTERIA Escherichia coli JM109/pHIG05-PRODUCENT OF HYBRID PROTEIN WITH HUMAN PROINSULIN Glargine
RU2514578C1 (en) RECOMBINANT PLASMID DNA pHIASP03, ENCODING HYBRID PROTEIN WITH HUMAN PROINSULIN Aspart, CELL Escherichia coli TRANSFORMED BY RECOMBINANT PLASMID DNA pHIAsp03, AND STRAIN OF BACTERIA Escherichia coli JM109/pHIAsp03 - PRODUCER OF HYBRID PROTEIN WITH HUMAN PROINSULIN Aspart
KR20120079653A (en) Novel insulin growth factor-i from bos taurus and gene encoding the same