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KR20180087864A - Novel exenatide variants-polymer complex - Google Patents

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KR20180087864A
KR20180087864A KR1020180008749A KR20180008749A KR20180087864A KR 20180087864 A KR20180087864 A KR 20180087864A KR 1020180008749 A KR1020180008749 A KR 1020180008749A KR 20180008749 A KR20180008749 A KR 20180008749A KR 20180087864 A KR20180087864 A KR 20180087864A
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exenatide
peptide
complex
peg
seq
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KR1020180008749A
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Inventor
이은규
티 녹 탄 응원
정수진
Original Assignee
한양대학교 에리카산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a novel exenatide variant-polymer complex and a production method thereof. The novel exenatide variant-polymer complex of the present invention has higher resistance to protease as compared to conventional exenatide monomers, allows users to overcome problems such as kidney excretion due to low molecular weight and induction of an immune response in the body, and an increase the efficacy of drugs by about 57 times, thereby ultimately reducing the dose and frequency of exenatide treatment for patients with type 2 diabetes, and effectively replacing conventional exenatide. Additionally, in the case of producing the complex through the production method of the present invention, the complex can be produced at a high yield without using an organic solvent, and the economic efficiency can be remarkably improved compared to conventional methods.

Description

신규 엑세나타이드 변이체-고분자 복합체{NOVEL EXENATIDE VARIANTS-POLYMER COMPLEX}NOVEL EXENATIDE VARIANTS-POLYMER COMPLEX}

본 발명은 신규 구조의 엑세나타이드 변이체-고분자 복합체 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel structure exenatide variant-polymer complex and a method for producing the same.

엑세나타이드(exenatide)는 GLP-1(glucagon-like peptide 1) 유사체인 Exendin-4의 합성 펩타이드로서 제2형 당뇨병 환자에서 인슐린 분비를 촉진시켜 혈당을 낮추기 위해 사용되는 약이다. 천연 GLP-1과는 약 53%의 상동성을 갖고 있어, GLP-1 수용체에 대한 작용제이면서 단백질 분해효소인 DPP-IV에 저항성을 보이며 반감기는 2-4시간이다. 초기 용량으로는 5 mcg 1일 2회 피하주사하며 최대 10 mcg 1일 2회까지 투여할 수 있다. 그러나, 아직 1형 당뇨병에서의 사용은 인정되지 않고 있다. Exenatide is a synthetic peptide of Exendin-4, a glucagon-like peptide 1 (GLP-1) analogue, used to lower insulin secretion in patients with type 2 diabetes and lower blood glucose levels. It has about 53% homology with native GLP-1 and is resistant to the proteolytic enzyme DPP-IV as an agonist for the GLP-1 receptor and has a half-life of 2-4 hours. The initial dose is 5 mcg subcutaneously twice a day and can be administered up to 10 mcg twice a day. However, its use in type 1 diabetes has not yet been recognized.

엑세나타이드에 대한 여러 연구들에서 일관되게 공복 및 식후 혈당, 당화혈색소, 체중을 감소시키는데 효과를 보였으나, 체내 반감기가 짧아 이를 향상 시키기 위한 노력이 계속 되고 있다. 엑세나타이드-고분자(고분자로는 주로 폴리에틸렌글리콜(PEG)가 이용) 복합체를 형성하는 방법에는 엑세나타이드 내 라이신(lysine) 잔기와 PEG-알데히드 사이의 아민 커플링(amine coupling) 반응을 이용한 공유결합 기술과 C-말단에 시스테인(cysteine) 잔기를 부착시킨 엑세나타이드(exenatide) 변이체를 생성한 후 PEG-MA (maleimide) 분자를 티올(thiol)기와 공유결합 시키는 기술이 있다. Several studies of exenatide have consistently demonstrated the effect of reducing fasting and postprandial glucose, glycosylated hemoglobin, and body weight, but efforts have been made to improve it with a shorter half-life. A method for forming a complex of exenatide-polymer (polyethylene glycol (PEG) is mainly used as a polymer) includes sharing an amine coupling reaction between a lysine residue in exenatide and PEG-aldehyde There is a technique of covalently bonding a PEG-MA (maleimide) molecule to a thiol group after generating an exenatide mutant having a cysteine residue attached at its C-terminus.

그러나, 아민 커플링 반응을 이용하는 공유결합 기술은 2개의 라이신(lysine) 잔기가 모두 페길화(PEGylation) 되므로 부위특이적이지 못하고, 각 라이신 잔기에 결합한 위치이성체(positional isomer)의 분리가 매우 어렵다는 단점이 있다. 또한, C-말단에 시스테인 잔기를 부착시켜 선형 구조의 복합체를 제조하는 방법은 페길화 반응에 트리에틸아민(triethylamine; TEA) 또는 트리플루오로 아세트산(trifluoroacetic acid; TFA)이 포함된 디메틸석폭사이드(dimethylsulfoxide; DMSO)와 같은 유기용매가 사용되는데, DMSO는 높은 비등점 때문에 제거가 어렵고, TEA와 TFA 유기용매들은 독성을 지니고 있기 때문에 엑세나타이드 펩타이드의 변성을 유도할 수 있어, 향후 완벽하게 제거시킬 별도의 공정이 추가되어야 하는 단점이 있다.However, the covalent bonding technique using an amine coupling reaction is not site-specific because all two lysine residues are pegylated, and it is difficult to separate positional isomers bonded to each lysine residue . In addition, a method of preparing a linear structure complex by attaching a cysteine residue to the C-terminus can be carried out by reacting a dimethylaricolide (TEA) containing triethylamine (TEA) or trifluoroacetic acid (TFA) dimethylsulfoxide (DMSO). DMSO is difficult to remove because of its high boiling point, and TEA and TFA organic solvents have toxicity, which can induce the denaturation of exenatide peptides. The process must be added.

따라서, 투여 횟수의 경감 등의 환자 편의와 제조 단가의 절감을 위한 고효율의 엑세나타이드-고분자 복합체의 생산을 위한 연구 및 개발이 지속적으로 요구되고 있다.Therefore, there is a continuing need for research and development for the production of high efficiency exenatide-polymer complexes in order to reduce patient convenience and manufacturing cost, such as reduction in the number of administrations.

본 발명은 분리 및 정제가 어렵고, 고분자의 비특이적 결합에 의해 오히려 엑세나타이드의 생활성을 저하시키는 종래의 복합체 제조방법이 아닌, 개선된 복합체의 제조방법을 제공하고자 한다. 이를 통해서, 본 발명은 기존의 선형 구조의 엑세나타이드-고분자 복합체 대신 엑세나타이드의 중간 위치에 고분자를 접합시켜 T자 또는 Y자 형태의 가지 구조(branched structure)를 갖는 신규 구조의 엑세나타이드-고분자 복합체를 제공하고자 한다.The present invention is intended to provide a method for preparing an improved complex, which is difficult to separate and purify, and which is not a conventional method for producing a complex, which deteriorates the life-span of exenatide by non-specific binding of the polymer. Accordingly, the present invention provides a novel structure of exenatide having a branched structure of T or Y form by bonding a polymer to the intermediate position of exenatide instead of the exenatide-polymer complex of the existing linear structure - < / RTI >

이러한 측면에서, 서열번호 1 또는 서열번호 2의 아미노산 서열의 펩타이드; 및 생체적합성 고분자를 포함하는 펩타이드-고분자 복합체에 관한 것이다. In this respect, peptides of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2; And a biodegradable polymer.

또한 본 발명은 서열번호 1 또는 서열번호 2의 아미노산 서열의 펩타이드;와 생체적합성 고분자를 1 : 1 내지 3의 몰 비율로 혼합하여 반응시키는 것; 및 상기 반응 혼합물로부터 양이온 교환 크로마토그래피를 이용해서 목적하는 펩타이드-고분자 복합체를 분리 및 정제하는 것을 포함하는, 펩타이드-고분자 복합체의 제조방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a method for producing a biocompatible polymer, which comprises mixing a peptide of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 with a biocompatible polymer in a molar ratio of 1: 1 to 3; And a method for producing a peptide-polymer complex, which comprises separating and purifying a desired peptide-polymer complex using cation exchange chromatography from the reaction mixture.

또한, 본 발명은 서열번호 3의 아미노산 서열의 엑세나타이드 펩타이드에서 12번째 라이신이 시스테인으로 치환(K12C)된 변이 또는 27번째 라이신이 시스테인으로 치환(K27C)되는 변이를 포함하는 엑세나타이드 변이체에 관한 것이다.The present invention also relates to an exenatide mutant comprising a mutation in which the 12th lysine is replaced with cysteine (K12C) or the 27th lysine is replaced with cysteine (K27C) in the exenatide peptide of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 .

본 발명에 따른 펩타이드-고분자 복합체의 제조방법은 위치특이적 결합을 유도하므로, 목적하는 복합체 및 분리정제가 용이하며, 따라서 제조 및 분리/정제 과정에서 유기용매를 사용하지 않아 펩타이드의 변성 등의 문제를 해결할 수 있고, 의약의 제조과정에 있어서, 유기용매를 제거하는 단계를 생략할 수 있으므로, 효율적이다. 또한, 펩타이드와 고분자의 비특이적 결합이 일어나지 않아 복합체에서 펩타이드의 생활성(bioactivity)을 감소시키는 등의 문제가 발생하지 않으며, 높은 수율로 복합체를 제조할 수 있고, 본 발명의 펩타이드-고분자 복합체는 체내 반감기를 현저히 향상시킬 수 있어 종래의 엑세나타이드 제제를 대체할 수 있는 바이오 개량약물(bio-better)로 이용될 수 있다.Since the method for producing a peptide-polymer complex according to the present invention induces a site-specific binding, the desired complex and separation and purification can be easily performed. Therefore, problems such as denaturation of a peptide without using an organic solvent in preparation and separation / And the step of removing the organic solvent can be omitted in the manufacturing process of the medicament, so that it is efficient. In addition, since non-specific binding between the peptide and the polymer does not occur, problems such as reduction of the bioactivity of the peptide in the complex do not occur, and the complex can be produced at a high yield, and the peptide- Can significantly improve the half-life and can be used as a bio-improved drug that can replace conventional exenatide formulations.

도 1a 및 1b는 엑세나타이드 변이체의 페길화 여부를 확인한 결과를 나타낸다: (1a): 쿠마시 블루(Coomassie Blue) 염색을 이용한 SDS-PAGE. (B) PEG 염색. 도 1a 및 1b에서 레인 #1: 마커(kD), #2: 엑세나타이드 변이체(K12C), #3: PEG-MA(10 kD), #4: K12C-PEG, #5: K27C-PEG를 의미한다.
도 2a, 2b, 2c 및 2d는 본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 엑세나타이드 변이체-고분자 복합체의 양이온 교환 크로마토그래피(HiTrap SP)를 이용한 분리를 나타낸다: (2a) 50%의 완충액 B의 K12C-PEG, 피크 #1-반응하지 않은 PEG-MA, 피크 #2-K12C-PEG; (2b) 60%의 Buffer B의 K27C-PEG, 피크 #3-K27C-PEG; (2c) 쿠마시 블루 SDS-PAGE; (2d) PEG 염색. 도 2c 및 2d에서 레인#1: 마커(kD); 레인#2: PEG-MA(10kD); 레인#3: 피크#1; 레인#4: 페길화(PEGylation) 혼합물로부터의 K12C-PEG (크로마토그래피 전); 레인#5: 피크#2(K12C-PEG); 레인#6: 페길화(PEGylation) 혼합물로부터의 K27C-PEG(크로마토그래피 전), 레인#7: 피크#3(K27C-PEG)를 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 트립신 용액에서의 엑세나타이드(exenatide) 단량체와 본 발명의 일 실시예에 따른 K12C-PEG 복합체 및 K27C-PEG 복합체의 항 트립신(trypsin) 안정성 테스트 결과를 보여준다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 GLP-1R을 발현하는 CHO 세포에서 엑세나타이드(Exn) 단량체와 K12C-PEG 복합체 및 K27C-PEG 복합체의 농도에 따른 cAMP 생성 반응을 통해 생활성을 비교한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서 PEG의 분자량에 따른 펩타이드-PEG 복합체의 cAMP 생성 반응을 통한 생활성을 비교한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 동종 이량 복합체 K12C-PEG 10kD-K12C의 양이온 교환 크로마토그래피 분석 결과를 나타낸다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 동종 이량 복합체 K12C-PEG 10kD-K12C의 양이온 교환 크로마토그래피로 분리된 결과물의 질량을 분석한 질량 스펙트럼 결과이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 동종 이량 복합체 K12C-PEG 10kD-K12C 와 모노-펩타이드-고분자 복합체 K12C-PEG 10kD의 cAMP 생성 반응을 통한 생활성을 비교한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 펩타이드 및 펩타이드-고분자 복합체의 in vivo 반감기를 확인한 형광사진이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 펩타이드 및 펩타이드-고분자 복합체의 in vivo 반감기를 표기한 그래프이다.
Figures 1a and 1b show the results of determining whether exenatide variants were pegylated: (1a): SDS-PAGE using Coomassie Blue staining. (B) PEG staining. (KD), # 2: exenatide variant (K12C), # 3: PEG-MA (10 kD), # 4: K12C-PEG, # 5: K27C-PEG in lanes 1 and 1b it means.
Figures 2a, 2b, 2c, and 2d illustrate separation using a cation exchange chromatography (HiTrap SP) of exenatide variant-polymer conjugates prepared according to one embodiment of the present invention: (2a) K12C-PEG, Peak # 1-unreacted PEG-MA, Peak # 2-K12C-PEG; (2b) 60% Buffer B, K27C-PEG, Peak # 3-K27C-PEG; (2c) Coomassie blue SDS-PAGE; (2d) PEG staining. Lane # 1: marker (kD) in Figures 2c and 2d; Lane # 2: PEG-MA (10 kD); Lane # 3: peak # 1; Lane # 4: K12C-PEG from PEGylation mixture (before chromatography); Lane # 5: Peak # 2 (K12C-PEG); Lane # 6: means K27C-PEG (before chromatography), lane # 7: peak # 3 (K27C-PEG) from a PEGylation mixture.
Figure 3 shows the trypsin stability test of an exenatide monomer in a trypsin solution prepared according to one embodiment of the present invention and a K12C-PEG complex and a K27C-PEG complex according to one embodiment of the present invention Show the results.
4 is a graph comparing the bioactivity of exenatide (Exn) monomer with cAMP production according to the concentration of K12C-PEG complex and K27C-PEG complex in CHO cells expressing GLP-1R according to an embodiment of the present invention This is a graph showing a result.
FIG. 5 is a graph showing the results of comparing the bioactivity of the peptide-PEG complex according to the molecular weight of PEG according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 shows the results of cation exchange chromatography analysis of the homotypic complex K12C-PEG 10kD-K12C prepared according to one embodiment of the present invention.
Figures 7a and 7b are mass spectral results of the mass spectrometry of the separated product by cation exchange chromatography of the homogeneous complex K12C-PEG 10kD-K12C prepared according to one embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing the results of comparing the bioactivity of the allogeneic complex K12C-PEG 10kD-K12C prepared according to an embodiment of the present invention and the monoclonal peptide-polymer complex K12C-PEG 10kD by cAMP production.
FIG. 9 is a fluorescence image showing in vivo half-life of a peptide and a peptide-polymer complex prepared according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a graph showing the in vivo half-life of a peptide and a peptide-polymer complex prepared according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 서열번호 3의 엑세나타이드 펩타이드의 아미노산 서열에서 12번째 라이신이 시스테인으로 치환(K12C)된 변이 또는 27번째 라이신이 시스테인으로 치환(K27C)되는 변이를 포함하는 엑세나타이드 변이체 및 이의 용도에 관한 것이다. The present invention relates to an exenatide variant comprising a mutation in which the 12th lysine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 is substituted with cysteine (K12C) or in which the 27th lysine is replaced with cysteine (K27C) .

본 발명은 상기 엑세나타이드 변이체 펩타이드; 및 생체적합성 고분자를 포함하는 펩타이드-고분자 복합체에 관한 것이다. The present invention relates to the above exenatide variant peptide; And a biodegradable polymer.

상기 복합체는 생체적합성 고분자 1개당 펩타이드를 2개 포함하는 이량체(dimer) 형태의 복합체 일 수 있다. 즉, 서열번호 1의 펩타이드-고분자-서열번호 1의 펩타이드; 서열번호 1의 펩타이드-고분자-서열번호 2의 펩타이드; 서열번호 2의 펩타이드-고분자-서열번호 2의 펩타이드; 또는 서열번호 2의 펩타이드-고분자-서열번호 1의 펩타이드 형태의 복합체 일 수 있다. The complex may be a dimer-type complex comprising two peptides per biocompatible polymer. A peptide of SEQ ID NO: 1 - a polymer - a peptide of SEQ ID NO: 1; A peptide of SEQ ID NO: 1 - a polymer - a peptide of SEQ ID NO: 2; A peptide of SEQ ID NO: 2 - a polymer - a peptide of SEQ ID NO: 2; Or peptide-polymer of SEQ ID NO: 2 - peptide complex of SEQ ID NO: 1.

본 발명은 또한, 이러한 측면에서, 펩타이드-고분자 복합체의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 펩타이드;와 생체적합성 고분자를 1 : 1 내지 3의 몰 비율로 혼합하여 반응시키는 것; 및 상기 반응 혼합물로부터 양이온 교환 크로마토그래피를 이용해서 목적하는 펩타이드-고분자 복합체를 분리 및 정제하는 것을 포함한다. The present invention also relates in this aspect to a process for the preparation of peptide-polymer complexes. Mixing the peptide of the present invention and the biocompatible polymer in a molar ratio of 1: 1 to 3; And separating and purifying the desired peptide-polymer complex from the reaction mixture using cation exchange chromatography.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 엑세나타이드 변이체는 종래 엑세나타이드 펩타이드(서열번호 3)의 서열에서 일부 아미노산이 치환된 펩타이드 서열을 갖는 것으로, 구체적으로 서열번호 1 또는 서열번호 2의 아미노산 서열의 펩타이드 일 수 있다. The exenatide variant of the present invention has a peptide sequence in which a part of the amino acid has been substituted in the sequence of the exenatide peptide (SEQ ID NO: 3), specifically, it may be a peptide of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2.

상기 서열번호 1 또는 서열번호 2의 아미노산 서열의 펩타이드는 서열번호 1 또는 서열번호 2의 아미노산 서열을 포함하거나 상기 아미노산 서열로 이루어진 펩타이드를 의미한다. 본 발명의 펩타이드는 종래 당뇨병 치료제로 이용되는 엑세나타이드의 변이체로서, 엑세나타이드가 당뇨병 치료효과와 관련된 GLP-1 수용체에 결합하는 능력에 영향이 없다면, 상기 서열번호 1 또는 서열번호 2의 아미노산 서열과 60% 이상의 상동성, 또는 70% 이상, 또는 80% 이상 또는 90% 이상의 상동성을 가지는 경우도 본 발명에 포함될 수 있다. The peptide of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 means the peptide comprising or consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2. The peptide of the present invention is a variant of exenatide used as a therapeutic agent for diabetes mellitus in the present invention. It is preferable that the exenatide is an amino acid of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 unless it affects the ability of the exenatide to bind to GLP- A homology of 60% or more with the sequence, or 70% or more, or 80% or more, or 90% or more of homology with the sequence may be included in the present invention.

본 발명의 엑세나타이드 변이체는 종래의 엑세나타이드 서열에서 12번째 라이신이 시스테인으로 치환(서열번호 1, K12C); 또는 27번째 라이신이 시스테인으로 치환(서열번호 2, K27C)된 것을 특징으로 한다. 이러한 서열번호 1 또는 서열번호 2의 펩타이드는 고분자와 복합체를 형성하는 경우, 12번째 시스테인 또는 27번째 시스테인에서 위치 특이적으로 고분자와 반응할 수 있어, 펩타이드-고분자 복합체의 제조수율 및 효능성을 향상시키므로 펩타이드-고분자 복합체의 제조에 매우 유리한 효과를 갖는다. 특히, 종래 엑세나타이드-고분자 복합체를 제조하는 방법은 아미노산 말단에 시스테인을 결합시켜 선형의 복합체를 제조하거나, 엑세나타이드 내 라이신 잔기와 PEG-알데히드 사이의 아민 커플링 반응을 이용해서 고분자와 결합시켰으나, 이는 복합체의 제조과정에서 두 개의 라이신 잔기 모두 결합에 참가할 수 있어 부위 특이적 반응을 일으키지 못하고, 각 라이신 잔기에 결합한 위치 이성체를 분리하는데 매우 큰 어려움이 있어 효율적이지 못했다. 그러나, 본 발명의 서열번호 1 또는 서열번호 2의 서열의 엑세나타이드 변이체를 이용해서 고분자와 복합체를 형성하는 경우 변이가 일어난 시스테인 잔기와 고분자의 반응기 사이에서만 결합반응이 일어나므로, 위치특이적인 결합이 가능하고, 생성된 복합체의 분리 및 정제에도 어려움이 없다는 점에서 장점이 있다.Exenatide variants of the present invention are those wherein the 12th lysine in the exenatide sequence is replaced by cysteine (SEQ ID NO: 1, K12C); Or the 27th lysine is substituted with cysteine (SEQ ID NO: 2, K27C). When the peptide of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 forms a complex with a polymer, it can react with the polymer in a position-specific manner at the 12th cysteine or 27th cysteine, thereby improving the yield and efficacy of the peptide- So that it has a very advantageous effect for the production of a peptide-polymer complex. Particularly, the conventional method for preparing the exenatide-polymer complex is characterized in that a cysteine is bonded to an amino acid terminal to prepare a linear complex, or an amine coupling reaction between a lysine residue in exenatide and an PEG-aldehyde is used to bond with a polymer , But it was not efficient because the two lysine residues were able to participate in binding in the course of the preparation of the complex and did not cause a site specific reaction and it was very difficult to separate the position isomers bound to each lysine residue. However, when a complex with a polymer is formed using the exenatide mutant of the sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 of the present invention, a binding reaction occurs only between the mutated cysteine residue and the polymer, And it is advantageous in that there is no difficulty in separation and purification of the resulting complex.

본 발명의 일 실시예에 따른 엑세나타이드 변이체-고분자 복합체의 제조에서 펩타이드와 고분자의 부위특이적 공유결합 반응의 수율은 95% 이상이었다(실시예 2).In the preparation of exenatide variant-polymer complex according to an embodiment of the present invention, the yield of site-specific covalent bond reaction between the peptide and the polymer was 95% or more (Example 2).

이러한 측면에서 본 발명은 펩타이드-고분자 복합체, 바람직하게는 엑세나타이드 변이체-고분자 복합체에 관한 것이다. In this respect, the invention relates to a peptide-polymer complex, preferably an exenatide variant-polymer complex.

본 발명의 펩타이드-고분자 복합체는 펩타이드와 고분자가 결합되어 있는 분자를 의미하는 것으로, 구체적으로 본 발명의 엑세나타이드 변이체와 생체적합성 고분자가 결합된 분자를 의미한다. 본 발명의 엑세나타이드 변이체-생체적합성 고분자 복합체에 종래 사용되던 엑세나타이드 치료제의 체내 반감기를 늘릴 수 있고, 역가(potency) 및 유효성(efficacy)을 향상시켜, 투여 횟수를 줄일 수 있는 등의 우수한 효과를 가질 수 있다. The peptide-polymer complex of the present invention refers to a molecule in which a peptide and a polymer are combined, and specifically refers to a molecule to which the exenatide variant of the present invention and the biocompatible polymer are bound. It is possible to increase the half-life of the exenatide therapeutic agent conventionally used for the exenatide variant-biocompatible polymer complex of the present invention, to improve potency and efficacy, and to reduce the number of administrations Effect.

상기 펩타이드-고분자 복합체는 본 발명은 서열번호 1 또는 서열번호 2의 아미노산 서열의 펩타이드; 및 생체적합성 고분자를 포함하는 펩타이드-고분자 복합체에 관한 것 일 수 있다. The peptide-polymer complex of the present invention comprises a peptide of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2; And a biodegradable polymer, and a peptide-polymer complex comprising the biocompatible polymer.

또한, 상기 복합체는 생체적합성 고분자 1개당 서열번호 1 및 서열번호 2로 이루어진 군에서 선택된 아미노산 서열의 펩타이드를 2개 포함하는 이량체(dimer) 형태의 복합체 일 수 있다. 즉, 서열번호 1의 펩타이드-고분자-서열번호 1의 펩타이드; 서열번호 1의 펩타이드-고분자-서열번호 2의 펩타이드; 서열번호 2의 펩타이드-고분자-서열번호 2의 펩타이드; 또는 서열번호 2의 펩타이드-고분자-서열번호 1의 펩타이드 형태의 복합체 일 수 있다. In addition, the complex may be a dimer-type complex comprising two peptides having an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 for one biocompatible polymer. A peptide of SEQ ID NO: 1 - a polymer - a peptide of SEQ ID NO: 1; A peptide of SEQ ID NO: 1 - a polymer - a peptide of SEQ ID NO: 2; A peptide of SEQ ID NO: 2 - a polymer - a peptide of SEQ ID NO: 2; Or peptide-polymer of SEQ ID NO: 2 - peptide complex of SEQ ID NO: 1.

본 발명에서 역가(potency)는 본 발명의 펩타이드 변이체 또는 이를 포함하는 복합체가 효과를 나타낼 수 있는 최소 농도를 의미하는 것으로, 역가 값이 낮을수록 역가가 좋은(우수) 것으로 이해된다.In the present invention, the potency means the minimum concentration at which the peptide mutant of the present invention or the complex containing the peptide can exhibit its effect. It is understood that the lower the potency value, the better the potency.

또한, 본 발명의 유효성(Efficacy)은 일정 농도에서 약물이 보이는 최대 효과를 의미하는 것으로, 유효성 값이 높을수록 유효성이 좋은(우수)한 것으로 이해된다.In addition, the efficacy of the present invention means the maximum effect of the drug at a certain concentration, and it is understood that the higher the efficacy value, the better the efficacy (excellent).

본 발명에서 생체적합성 고분자는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜과 프로필렌 글리콜의 공중합체, 폴리옥시 에틸화 폴리올, 폴리비닐 알코올, 폴리사카라이드, 덱스트란, 폴리비닐 에틸 에테르, 폴리락트산(PLA, polylactic acid), 폴리락틱-글리콜산(PLGA, polylactic-glycolic acid), 지질 중합체, 키틴, 히아루론산 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것 일 수 있다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 이미 알려진 유도체 또는 본 발명의 기술 수준에서 용이하게 제조할 수 있는 유도체도 본 발명에 포함된다.In the present invention, the biocompatible polymer is a copolymer of polyethylene glycol, polypropylene glycol, a copolymer of ethylene glycol and propylene glycol, a polyoxyethylated polyol, polyvinyl alcohol, polysaccharide, dextran, polyvinyl ethyl ether, polylactic acid (PLA, polylactic acid, polylactic-glycolic acid (PLGA), lipopolymer, chitin, hyaluronic acid, and combinations thereof. Also included in the present invention are derivatives already known in the art of the present invention or derivatives which can be easily prepared at the technical level of the present invention.

상기 생체적합성 고분자는 본 발명의 펩타이드의 분자량을 증가시켜 신장에 의한 소실을 억제하고, 생체 내 단백질 분해효소에 대한 저항성을 높여 상기 펩타이드의 체내 반감기를 연장시켜주는 역할을 한다.The biocompatible polymer increases the molecular weight of the peptide of the present invention to inhibit extinction by elongation and increases the resistance to the in vivo protease, thereby prolonging the half-life of the peptide.

상기 고분자는 바람직하게는 5kD 초과의 분자량을 가지는 고분자 일 수 있고, 더욱 바람직하게는 5kD 초과 내지 50kD 이하의 분자량을 갖는 것 일 수 있다. 상기 고분자의 분자량이 5kD 이하인 경우 서열번호 1 또는 2의 펩타이드와 복합체를 형성하여도 그 분자량이 작아 체내에서 신장에 의해 정제될 수 있으므로 상기 범위를 초과하는 고분자를 사용하는 것이 유리하다. 또한 50kD을 초과하는 분자량을 갖는 고분자를 이용하는 경우 고분자에 의한 펩타이드의 차폐가 너무 심할 수 있어, 펩타이드-고분자 복합체의 생물학적 역가(potency)를 저하시킬 수 있으므로, 50kD 이하의 고분자를 복합체에 포함할 수 있다. 그러나 복합체의 성질 및 약물의 제제화에 따라 상기 고분자의 중량은 달리 설정될 수 있다.The polymer may preferably be a polymer having a molecular weight of more than 5 kD, and more preferably a polymer having a molecular weight of more than 5 kD and 50 kD or less. When the polymer has a molecular weight of 5 kD or less, it may be complexed with the peptide of SEQ ID NO: 1 or 2, but its molecular weight may be small and it may be purified by elongation in the body. In addition, when a polymer having a molecular weight of more than 50 kD is used, the blocking of the peptide by the polymer may be too severe, and the biological potency of the peptide-polymer complex may be lowered. have. However, depending on the nature of the complex and the formulation of the drug, the weight of the polymer can be set differently.

본 발명의 펩타이드와 생체적합성 고분자는 임의의 공유결합을 통해서 연결될 수 있고, 바람직하게는 펩타이드의 시스테인 잔기와 생체적합성 고분자의 반응기 사이에의 공유결합으로 연결된 것 일 수 있다. 더욱 바람직하게는 서열번호 1의 아미노산 서열에서 12번째 시스테인 또는 서열번호 2의 아미노산 서열에서 27번째 시스테인과 생체적합성 고분자가 공유결합으로 연결된 것 일 수 있다. 이러한 본 발명의 펩타이드-고분자 복합체는 가지 구조(branched structure)의 펩타이드-고분자 복합체로 나타낼 수 있다. 본 발명의 서열번호 1 또는 2의 엑세나타이드 변이체를 포함하는 가지 구조의 펩타이드-고분자 복합체 체내 반감기가 향상되며, 선형의 펩타이드-고분자 복합체와 비교해서 우수한 체내 반감기를 갖는다. 또한, 서열번호 1 또는 2의 엑세나타이드 변이체를 이용함으로써 위치특이적인 복합체의 제조 및 분리 정제가 용이하다는 장점이 있다. The peptide of the present invention and the biocompatible polymer may be linked via any covalent bond, preferably linked by a covalent bond between the cysteine residue of the peptide and the biocompatible polymer. More preferably, the 12th cysteine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or the 27th cysteine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and the biocompatible polymer may be covalently linked. The peptide-polymer complex of the present invention can be represented as a peptide-polymer complex of a branched structure. The half-life of the peptide-polymer complex of the branched structure containing the exenatide variant of SEQ ID NO: 1 or 2 of the present invention is improved, and it has an excellent half-life in the body as compared with the linear peptide-polymer complex. In addition, the use of the exenatide variants of SEQ ID NO: 1 or 2 has the advantage that it is easy to prepare and isolate and purify the site specific complex.

이러한 측면에서, 본 발명의 생체적합성 고분자는 한쪽 말단 또는 양쪽 말단에 반응기를 가진 것 일 수 있다. 상기 말단의 반응기는 말레이미드(maleimide)기 및 숙신이미드(succinimide)기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 상기에서, 숙신이미드기의 예에는 숙신이미딜 프로피오네이트, 숙신이미딜 부타노에이트, 하이드록시 숙신이미딜, 숙신이미딜 카르복시메틸 또는 숙신이미딜 카보네이트가 포함될 수 있다. 또한, 상기 생체적합성 고분자의 양 말단 반응기는 서로 같거나 다를 수 있다. 양쪽 말단에 하이드록시 반응기를 갖는 폴리에틸렌 글리콜을 이용하는 경우에는 공지의 화학반응에 의해 상기 하이드록시기를 상기 다양한 반응기로 활성화하거나, 상업적으로 입수 가능한 변형된 반응기를 갖는 폴리에틸렌 글리콜을 이용하여 제조할 수 있다.In this respect, the biocompatible polymer of the present invention may have a reactor at one end or both ends. The reactor at the terminal is preferably selected from the group consisting of a maleimide group and a succinimide group. In the above, examples of the succinimide group may include succinimidyl propionate, succinimidyl butanoate, hydroxysuccinimidyl, succinimidyl carboxymethyl or succinimidyl carbonate. The biocompatible polymer may have the same or different end-to-end reactors. When polyethylene glycol having a hydroxy group at both terminals is used, the hydroxy group may be activated by the known chemical reaction with the various reactors, or may be prepared using polyethylene glycol having a commercially available modified reactive group.

특히, 본 발명의 생체적합성 고분자는 서열번호 1 또는 서열번호 2의 아미노산 서열에서 12번째 시스테인 또는 27번째 시스테인과 위치특이적 반응을 일으키기 위해서 한쪽 말단 또는 양쪽 말단에 말레이미드기를 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 위치 비특이적 반응이 최소화될 수 있고, 반응 수율 90% 이상으로 복합체를 생성할 수 있음을 본 발명의 실시예에서 확인하였다. In particular, the biocompatible polymer of the present invention preferably has a maleimide group at one end or both ends thereof in order to cause a position-specific reaction with the 12th cysteine or the 27th cysteine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2. In this case, it was confirmed in the examples of the present invention that the position non-specific reaction can be minimized and a complex can be produced with a reaction yield of 90% or more.

본 발명의 엑세나타이드 변이체는 또한, 펩타이드-고분자 복합체의 제조를 매우 용이하게 하고, 위치특이적인 펩타이드-고분자 복합체의 제조가 가능하며, 복합체의 분리 정제를 용이하게 하여, 펩타이드-고분자 복합체의 제조 수율 및 효율을 현저히 향상 시킬 수 있다는 점에서 우수성을 갖는다. 또한, 본 발명의 복합체는 체내 단백질 분해효소에 대한 내성이 향상되어, 우수한 체내 반감기를 갖는다.The exenatide variants of the present invention also make it possible to prepare peptide-polymer complexes very easily, to produce position-specific peptide-polymer complexes, to facilitate separation and purification of complexes, and to produce peptide- And has superiority in that the yield and efficiency can be remarkably improved. In addition, the complex of the present invention has improved resistance to an in vivo proteolytic enzyme, and has an excellent half-life in the body.

이러한 측면에서 본 발명은 또한 펩타이드-고분자 복합체의 제조방법에 관한 것이다. In this respect, the invention also relates to a process for the preparation of peptide-polymer complexes.

상기한 본 발명의 엑세나타이드 변이체 및 생체적합성 고분자, 그리고 이를 포함하는 복합체에 대한 내용은 중복된 설명을 피하기 위해서 기재를 생략할 뿐 제조방법에 그대로 준용될 수 있다.The exenatide variant and the biocompatible polymer of the present invention and the complex containing the same may be applied as they are to the production method, but the substrate is omitted in order to avoid redundant description.

본 발명의 제조방법은 본 발명의 서열번호 1 또는 서열번호 2의 펩타이드와 생체적합성 고분자의 반응 몰비는 1 : 1 내지 3일 수 있고, 바람직하게는 1 : 1 내지 2의 몰비로 반응시키는 것을 포함한다. 상기 펩타이드와 고분자의 반응은 EDTA를 포함하는 완충액에서 수행될 수 있고, 상기 완충액은 pH 6.5 내지 8.0 일 수 있다. 상기 범위를 만족해서 반응시키는 경우, 펩타이드-고분자 복합체의 제조 수율을 높일 수 있다.In the method of the present invention, the reaction molar ratio of the peptide of SEQ ID NO: 1 or 2 of the present invention and the biocompatible polymer may be 1: 1 to 3, preferably 1: 1 to 2, do. The reaction of the peptide with the polymer can be performed in a buffer containing EDTA, and the buffer can have a pH of 6.5 to 8.0. When the reaction is carried out while satisfying the above range, the production yield of the peptide-polymer complex can be increased.

본 발명의 제조방법은 상기 반응 혼합물로부터 양이온 교환 크로마토그래피를 이용해서 목적하는 펩타이드-고분자 복합체를 분리 및 정제하는 것을 포함한다. 본 발명의 펩타이드-고분자 복합체의 제조방법은 기존의 엑세나타이드에서 K12C 또는 K27C 변이를 갖는 서열번호 1 또는 서열번호 2의 펩타이드를 이용함으로써 부위특이적이고, 안정적이면서 친환경적인 방법으로 복합체의 제조가 가능하고, 제조된 복합체의 분리 및 정제가 매우 용이하다는 점에 기술적 특징이 있다.The preparation method of the present invention comprises separating and purifying the desired peptide-polymer complex from the reaction mixture using cation exchange chromatography. The process for producing a peptide-polymer complex of the present invention can be carried out by using a peptide of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 having a mutation of K12C or K27C in exenatide, thereby producing a complex in a site-specific, stable and environmentally friendly manner And it is very easy to separate and purify the produced complex.

특히, 본 발명의 제조방법은 펩타이드와 생체적합성 고분자를 반응 시켜 복합체를 형성하는 단계에서 유기용매를 사용하지 않고, 수용성 완충액을 이용할 수 있다는 점에 기술적 특징이 있다. 상기 수용성 완충액은 종래 본 발명이 속하는 분야에서 통상적으로 사용되는 완충액이라면 그 종류에 한정되지 않고 사용할 수 있다. 바람직하게는 EDTA를 포함하는 완충액을 사용할 수 있다.In particular, the production method of the present invention is characterized in that an aqueous buffer can be used without using an organic solvent in the step of reacting a peptide with a biocompatible polymer to form a complex. The above-mentioned water-soluble buffer solution is not limited to the types of buffer solutions conventionally used in the field to which the present invention belongs. Preferably, a buffer solution containing EDTA can be used.

일 예로, 상기 수용성 완충액은 인산 나트륨 완충액(sodium phosphate buffer; SPB), 인산 완충식염수(phosphate buffer saline; PBS), Tri HCl 완충액 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 완충액일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기와 같이, 반응용매로 수용성 완충액을 이용하는 경우 유기용매에 의한 독성으로 펩타이드가 변성되는 문제를 해결할 수 있고, 펩타이드-고분자 복합체 제조 이후 유기용매를 제거하는 과정을 생략할 수 있어, 복합체 및 제조방법 측면에서 매우 유리하다.For example, the aqueous buffer may be a buffer selected from the group consisting of sodium phosphate buffer (SPB), phosphate buffered saline (PBS), Tri HCl buffer, and combinations thereof. no. As described above, when a water-soluble buffer is used as a reaction solvent, it is possible to solve the problem that the peptide is denatured due to toxicity due to the organic solvent, and the process of removing the organic solvent after the preparation of the peptide-polymer complex can be omitted, It is very advantageous from the side.

또한, 본 발명은 펩타이드-고분자 복합체를 분리정제 하는 과정에서도 유기용매의 이동상 대신 수용성 용매를 사용할 수 있어, 친환경 적이고, 분리정제가 용이하다는 특징을 갖는다. Further, the present invention is characterized in that a water-soluble solvent can be used in place of the mobile phase of the organic solvent in the process of separating and purifying the peptide-polymer complex, thus being eco-friendly and easy to separate and purify.

특히, 본 발명의 양이온 교환 크로마토그래피에 이용될 수 있는 이동상 용매(용출 완충액)는 염화나트륨을 포함하는 수용액, 또는 완충액 일 수 있다. 상기 이동상 용매(용출 완충액)에서 염화나트륨의 농도에 따라 정전기 결합을 해리시켜 펩타이드-고분자 복합체를 해리시키는 바, 상기 이동상 용매의 염화나트륨의 농도는 구체적인 크로마토그래피 조건에 따라 달라질 수 있다. In particular, the mobile phase solvent (elution buffer) which may be used in the cation exchange chromatography of the present invention may be an aqueous solution containing sodium chloride, or a buffer. The peptide-polymer complex is dissociated by dissociating the electrostatic bond according to the concentration of sodium chloride in the mobile phase solvent (elution buffer). The concentration of sodium chloride in the mobile phase solvent may vary depending on specific chromatographic conditions.

본 발명의 엑세나타이드 변이체를 이용한 고분자 복합체의 제조방법은 유기용매를 사용하지 않고 제조하고자 하는 복합체의 분리를 용이하게 할 수 있다는 점에서 매우 우수하다. The process for preparing a polymer conjugate using the exenatide variant of the present invention is excellent in that it can facilitate the separation of a complex to be produced without using an organic solvent.

본 발명의 서열번호 1 또는 서열번호 2의 엑세나타이드 변이체 및 생체적합성 고분자를 포함하는 복합체는 단백질 분해효소인 트립신에 대한 저항력이 엑세나타이드 단량체 대비 약 50배 이상 향상되는 효과를 가짐을 실험적으로 확인하였고, 종래의 엑세나타이드 대비 생체 반감기도 매우 향상됨을 확인하였다. 또한, 본 발명의 제조방법을 이용하는 경우 복합체의 제조 수율이 95% 이상임을 구체적인 실시예로 확인하였는바, 이하 실시예를 통해서 보다 상세하게 설명한다.The inventors of the present invention experimentally found that the complex comprising the exenatide mutant of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 and the biocompatible polymer has an effect of improving the resistance to trypsin, which is a protease, by about 50 times as much as the exenatide monomer , And it was confirmed that the biological half-life of exenatide was significantly improved as compared with the conventional exenatide. Further, when the production process of the present invention is used, it has been confirmed that the yield of the composite is at least 95%, which will be described in more detail with reference to the following examples.

하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다.The following Examples and Experiments are illustrative of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

[[ 실시예Example 1]  One] 엑세나타이드Exenatide (( ExenatideExenatide ) ) 변이체Mutant 합성  synthesis

엑세나타이드의 Lys12을 시스테인으로 점변이 시킨 변이체 K12C와 Lys27을 Cys로 점변이 시킨 변이체 K27C를 화학적 합성 방법으로 생성하였다. 두 변이체 모두 분자량은 4,162 Da 이었다. The mutant K12C, in which Lys12 of exenatide was mutated by cysteine, and the mutant K27C, in which Lys27 was mutated by Cys, was produced by a chemical synthesis method. The molecular weight of both mutants was 4,162 Da.

합성된 두 엑세나타이드 변이체의 아미노산 서열은 하기와 같다:The amino acid sequences of the two exenatide variants synthesized are as follows:

K12C 변이체: HGEGTFTSDLSCQMEEEAVRLFIEWLKNGGPSSGAPPPS-NH2 Lt;

K27C 변이체: HGEGTFTSDLSKQMEEEAVRLFIEWLCNGGPSSGAPPPS-NH2.K27C variant: HGEGTFTSDLSKQMEEEAVRLFIEWLCNGGPSSGAPPPS-NH2.

[[ 실시예Example 2]  2] 부위특이적Site specific 페길화(PEGylation)를Pegylation 통한  through 펩타이드Peptides -고분자 복합체 제조- Polymer composite manufacturing

선형 구조의 PEG-MA(PEG maleimide, 분자량 10k Da)을 사용하여 변이체 중간의 시스테인 잔기와 말레이미드 사이의 공유결합을 유도하였다. 실시예 1에서 제조한 엑세나타이드 변이체와 PEG-MA를 각각 10 mM EDTA가 함유된 10 mM PBS 완충액(pH 7.0)에 녹인 후, 엑세나타이드 변이체와 PEG-MA의 몰 비율을 1: 1.5로 하여 혼합시킨 후 상온에서 16시간 이상 반응시켰다. The linear structure of PEG-MA (PEG maleimide, molecular weight 10 kDa) was used to induce the covalent bond between maleimide and the cysteine residue in the middle of the mutant. The exenatide mutant prepared in Example 1 and PEG-MA were dissolved in 10 mM PBS buffer (pH 7.0) containing 10 mM EDTA, and the molar ratio of exenatide mutant to PEG-MA was 1: 1.5 The mixture was allowed to react at room temperature for 16 hours or longer.

도 1a 및 1b에 나타낸 바와 같이, 반응 결과를 SDS-PAGE와 PEG 염색을 통해 분석한 결과, 부위특이적 공유결합 반응의 반응 수율은 95% 이상으로 매우 높았다.As shown in FIGS. 1A and 1B, the reaction results were analyzed by SDS-PAGE and PEG staining. As a result, the reaction yield of the site-specific covalent bond reaction was as high as 95% or more.

[[ 실시예Example 3]  3] 엑세나타이드Exenatide 변이체Mutant -- PEGPEG 복합체의 분리정제 Separation purification of complex

Hi-TrapTM SP-HP 레진(GE Healthcare 사에서 구입)으로 충진된 양이온교환 크로마토그래피를 이용해 상기 실시예 2에서 제조한 엑세나타이드 변이체-PEG 복합체와 미반응 PEG-MA를 분리하였다. 평형버퍼(완충액 A)는 10 mM 시트르산을 포함하며, pH 3.0 이었고, 레진에 결합된 복합체의 용출을 위해 완충액 B(100%에서 10 mM 시트르산 및 1M 염화나트륨 포함, pH 3.0)를 0%에서 60%의 선형 구배로 주입하였다. 상온에서 유속은 1 ml/min 이었고, 용출액 내 복합체는 280 nm 자외선 흡광도를 이용하여 검출하였다.The exenatide variant-PEG complex prepared in Example 2 and the unreacted PEG-MA were separated by cation exchange chromatography packed with Hi-Trap TM SP-HP resin (purchased from GE Healthcare). The equilibrium buffer (buffer A) contained 10 mM citric acid and was pH 3.0 and buffer B (100% to 10 mM citric acid and 1M sodium chloride, pH 3.0) was eluted from 0% to 60% for elution of the conjugate bound to the resin. . ≪ / RTI > The flow rate was 1 ml / min at room temperature and the complex in the eluate was detected using 280 nm ultraviolet absorbance.

도 2를 참고하면, 첫 번째 피크(#1 peak)는 반응하지 않은 PEG-MA이고, 두 번째는 모노-페길화된 엑세나타이 변이체-PEG 복합체이다. K12C-PEG의 피크(#2 peak)는 22% 완충액 B(또는 0.22 M NaCl)에서 용출되었고, K27C-PEG의 피크(#3 peak)는 33% 완충액 B(또는 0.33 M NaCl)에서 용출되었다. 100% 완충액 B(1 M NaCl)에서 극소량의 미반응 엑세나타이드가 용출되었는데, 이는 실시예 2의 페길레이션 반응이 거의 100% 완료됨을 의미한다. Referring to Figure 2, the first peak (# 1 peak) is unreacted PEG-MA and the second is mono-pegylated exenatide variant-PEG complex. The peak (# 2 peak) of K12C-PEG was eluted from 22% buffer B (or 0.22 M NaCl) and the peak (# 3 peak) of K27C-PEG was eluted from 33% buffer B (or 0.33 M NaCl). A small amount of unreacted exenatide eluted in 100% Buffer B (1 M NaCl), which means that the pegylation reaction of Example 2 is nearly 100% complete.

SDS-PAGE와 PEG 염색 결과, 도 2c와 2d에 나타낸 바와 같이, 두 변이체의 모노-페길화 반응 수율이 매우 높은 것을 확인할 수 있었다.As a result of SDS-PAGE and PEG staining, it was confirmed that the yield of the mono-pegylation reaction of both mutants was very high as shown in FIGS. 2c and 2d.

[[ 실시예Example 4]  4] 엑세나타이드Exenatide 변이체Mutant -- PEGPEG 복합체의  Composite 생활성Life castle (( bioactivitybioactivity ) 확인) Confirm

경쟁적 효소 ELISA 테스트로 면역 반응성을 측정한 결과, 원형의 엑세나타이드 단량체와 비교해 보았을 때, 엑세나타이드 변이체 및 엑세나타이드 변이체-PEG 복합체 모두에서 면역 반응성에 큰 차이가 없음을 확인하였다. 따라서, 본 발명에 따른 엑세나타이드 변이체와 엑세나타이드 변이체-PEG 복합체에서도 면역반응성은 이 잘 유지됨을 알 수 있다. Measurement of immunoreactivity by competitive enzyme ELISA test showed no significant difference in immunoreactivity in both exenatide variants and exenatide variant-PEG complexes as compared to circular exenatide monomers. Therefore, it can be seen that the exenatide mutant and exenatide mutant-PEG complex according to the present invention maintain their immunoreactivity well.

펩타이드 종류* Peptide type * ELISA에 의한 농도 (㎍/ml)Concentration by ELISA ([mu] g / ml) RatioRatio Exenatide (원형)Exenatide (round) 0.66 ± 0.110.66 + 0.11 100%100% K12CK12C 0.73 ± 0.040.73 + 0.04 110%110% K27CK27C 0.86 ± 0.240.86 ± 0.24 130.3%130.3% K12C-PEGK12C-PEG 0.80 ± 0.280.80 ± 0.28 121.2%121.2% K27C-PEGK27C-PEG 0.88 ± 0.150.88 0.15 133.3%133.3%

*모든 펩타이드의 농도는 모두 동일함: 1 ㎍/ml(Bradford 분석법에 의함)All concentrations of all peptides are the same: 1 μg / ml (according to the Bradford assay)

또한, 각 펩타이드에 대해서 단백질 분해효소 일종인 트립신(trypsin)에 대한 저항성을 측정하였다. 트립신(1 mg/ml)을 10 mM PBS(pH 7.4)에 37℃에서 30분간 녹인 후 동일한 부피(100 ㎕)의 트립신 용액에 0.5 mg/ml의 엑세나타이드(원형) 단량체; K12C-PEG 10kD 복합체; 또는 K27C-PEG 10kD 복합체 각각을 섞고 37℃에서 배양하였다. 반응을 종결하기 위해 100 ㎕의 정지 용액(0.1% TFA 함유된 탈이온 증류수)를 넣어 주었다. 엑세나타이드의 분해 현상은 RP-HPLC(Shim-pack GIS-ODS) 컬럼을 통해 0.5, 1, 2, 3, 5, 10, 30, 60분 마다 분석하였다. In addition, resistance to trypsin, a protease, was measured for each peptide. After dissolving trypsin (1 mg / ml) in 10 mM PBS (pH 7.4) at 37 ° C for 30 minutes, 0.5 mg / ml exenatide (circular) monomer was added to the same volume (100 μl) of trypsin solution. K12C-PEG 10kD complex; Or K27C-PEG 10kD complex were mixed and cultured at 37 ° C. 100 [mu] l of stop solution (deionized distilled water containing 0.1% TFA) was added to terminate the reaction. The dissociation of exenatide was analyzed at 0.5, 1, 2, 3, 5, 10, 30, and 60 minutes via RP-HPLC (Shim-pack GIS-ODS) column.

도 3에 나타낸 바와 같이, 엑세나타이드 변이체-PEG 복합체(즉, 모노-페길화된 엑세나타이드 변이체)인 K12C-PEG와 K27C-PEG 각각은 모두 엑세나타이드 단량체와 비교 시 안정성이 약 50배 증가함을 보였다. 따라서, 본 발명에 따른 엑세나타이드 변이체와 PEG 고분자 복합체를 형성하는 경우 더욱 우수한 체내 안정성을 얻을 수 있음을 알 수 있다.As shown in Fig. 3, the exenatide mutant-PEG conjugate (i.e. mono-pegylated exenatide variant), K12C-PEG and K27C-PEG, each had about 50 times more stability than the exenatide monomer Respectively. Therefore, it can be seen that excellent stability can be obtained when the exenatide mutant according to the present invention is formed with a PEG polymer complex.

[[ 실시예Example 5]  5] 엑세나타이드Exenatide (( ExenatideExenatide )-) - PEGPEG 복합체의 생물학적 활성(bioactivity) 평가 Evaluation of bioactivity of complexes

엑세나타이드 리간드가 GPCR(G-protein coupled receptor)에 결합할 때, 일련의 두 번째 메신저가 활성화되어 세포 신호에 반응한다. s 수용체는 아데닐산고리화효소(adenylate cyclase)를 자극하고 다음으로 ATP에서 cAMP로 촉매하여, 인슐린의 분비를 유도할 수 있다. 이를 이용해서, 펩타이드의 활성을 확인하기 위해 엑세나타이드 변이체와 엑세나타이드-PEG 복합체의 생물학적 활성은 cAMP Hunter Exendin-4 Bioassay Kit(DiscoverX Corporation, Fremont, CA, USA)를 이용해서 측정하였다.When the exenatide ligand binds to a GPCR (G-protein coupled receptor), a second series of messengers is activated to respond to cellular signals. The Gα s receptor can stimulate adenylate cyclase and then catalyze cAMP in ATP to induce insulin secretion. Using this, the biological activity of the exenatide variant and exenatide-PEG complex was determined using the cAMP Hunter Exendin-4 Bioassay Kit (DiscoverX Corporation, Fremont, CA, USA) to confirm peptide activity.

상기 키트에 포함된 CHO 세포를 96-well 플레이트에서 30시간 동안 배양하였다. 아스피레이션(aspiration) 후에, 상기 플레이트를 다양한 농도(10-7 내지 10-12 M)의 엑세나타이드(원형), K12C-PEG 10kD, 또는 K27C-PEG 10kD와 함께 상기 세포를 인큐베이션하였다. 각 농도 별 신호는 발광 플레이트 리더기(luminescence plate reader; Biotek SynergyTM MX Microplate Reader)로 측정하였다. 키트의 cAMP의 표준 농도를 기준으로, 로지스틱 함수 피팅 소프트웨어(logistic function fitting, Origin Pro 8)을 이용하여 엑세나타이드 및 엑세나타이드 변이체-고분자 복합체 처리시 각각의 cAMP 농도를 분석하였다. GLP-1 수용체에 결합하는 능력으로서 약물의 효과를 나타내는데 필요한 양을 의미하는 역가(potency, EC50)와 약물의 최대 효과를 의미하는 유효성(efficacy)를 각각 측정하여 표 2 및 도 4에 나타내었다. 유효성은 약물의 농도 10-8 M에서 측정하였다. 상기 실험을 3번 반복해서 수행하였고, 결과는 평균±SEM로 나타내었다. The CHO cells contained in the kit were cultured on a 96-well plate for 30 hours. After aspiration, the plates were incubated with various concentrations (10 -7 to 10 -12 M) of exenatide (circular), K12C-PEG 10kD, or K27C-PEG 10kD. Signals at each concentration were measured with a luminescence plate reader (Biotek Synergy MX Microplate Reader). Based on the standard concentration of the cAMP in the kit, the concentration of cAMP in each of the exenatide and exenatide variant-polymer complexes was analyzed using logistic function fitting software (Origin Pro 8). The potency (EC 50 ), which means the amount required to exhibit the effect of the drug as the ability to bind to the GLP-1 receptor, and the efficacy, which signifies the maximum effect of the drug, are measured and shown in Tables 2 and 4, respectively . The efficacy was measured at a concentration of 10 -8 M of the drug. The experiment was repeated three times and the results were expressed as mean ± SEM.

펩타이드 유형Peptide type EC50 (M)EC 50 (M) 유효성(nM)Validity (nM) Exenatide (원형)Exenatide (round) 8.6x10-10 8.6x10 -10 22.8 ± 5.922.8 ± 5.9 K12C-PEGK12C-PEG 2.0x10-11 2.0x10 -11 16.9 ± 5.816.9 ± 5.8 K27C-PEGK27C-PEG 5.3x10-11 5.3x10 -11 15.0 ± 1.615.0 ± 1.6

상기 표 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 엑세나타이드 변이체-고분자 복합체 K12C-PEG와 K27C-PEG가 각각 원형-엑세나타이드 대비 각각 42.3배와 16.3배 증가된 역가(EC50)를 가졌으며, cAMP 생성 효과를 나타내는 유효성(efficacy)은 각각 74%와 65%이었다. 따라서 엑세나타이드-고분자 복합체가 더욱 개선된 수용체 결합능력을 갖는 것을 의미한다.As shown in Table 2 and FIG. 4, the exenatide mutant-polymer complexes K12C-PEG and K27C-PEG of the present invention had a potency (EC 50 ) increased by 42.3-fold and 16.3-fold relative to the circular-exenatide, respectively Respectively, and the efficacy of cAMP production was 74% and 65%, respectively. Thus, the exenatide-polymer complex has improved receptor binding capacity.

[[ 실시예Example 6]  6] PEGPEG 사슬 길이에 따른 효과 확인 Check chain length effects

엑세나타이드-PEG 복합체에서 PEG 분자량의 영향을 조사하기 위하여 실시예 1에서 제조한 엑세나타이드 변이체와 5, 10, 20 또는 40 kD의 PEG 고분자를 이용해서 복합체를 제조하였다. To investigate the effect of PEG molecular weight on exenatide-PEG complex, a complex was prepared using exenatide variant prepared in Example 1 and 5, 10, 20 or 40 kD PEG polymer.

엑세타나이드 펩타이드와 5, 10, 20 또는 40kD PEG 각각을 10mM EDTA가 함유된 10mM PBS 완충액(pH 7.0)에 녹인 후, 펩타이드: PEG의 몰 비율이 1:1.3이 되도록 실온에서 혼합하여, 16시간 동안 놓아두고 페길레이션하였다. PEG 사슬의 분자량에 따른 복합체의 활성변화를 확인하기 위해서 실시예 5와 동일한 방법으로 CHO세포에서 방출되는 cAMP의 생성량을 측정하였다. 유효성은 약물의 농도 5x10-8 M에서 측정하였다. 상기 실험을 2번 반복해서 수행하였고, 데이터는 평균±SEM로 나타내었다.The exenatide peptide and 5, 10, 20 or 40 kD PEG were each dissolved in 10 mM PBS buffer (pH 7.0) containing 10 mM EDTA, mixed at room temperature so that the molar ratio of peptide to PEG was 1: 1.3, And then pegged. In order to confirm the activity change of the complex according to the molecular weight of the PEG chain, the amount of cAMP released from CHO cells was measured in the same manner as in Example 5. The efficacy was measured at a concentration of 5 x 10 < -8 > M. The experiment was repeated two times and the data were expressed as mean ± SEM.

종류Kinds EC50 (M)EC 50 (M) 유효성(Efficacy) (nM)Efficacy (nM) K12C-PEG 5kDK12C-PEG 5kD 5.5x10-11 5.5x10 -11 18.3 ± 1.418.3 ± 1.4 K12C-PEG 10kDK12C-PEG 10kD 1.1x10-10 1.1x10 -10 20.9 ± 1.720.9 ± 1.7 K12C-PEG 20kDK12C-PEG 20kD 3.9x10-11 3.9x10 -11 19.5 ± 1.819.5 ± 1.8 K12C-PEG 40kDK12C-PEG 40kD 1.2x10-10 1.2x10 -10 28.5 ± 2.028.5 ± 2.0

표 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이, PEG의 분자량이 증가함에 따라 유효성이 증가하고, 역가(EC50)는 감소하는 경향을 보였으나 그 차이는 2배 미만으로 유의한 차이라고 볼 수 없는 미미한 정도였다. 그 이유는 PEG의 분자량이 증가할수록 더 많은 수의 아미노산을 차폐함으로써 펩타이드-PEG 복합체와 수용체 사이의 친화력을 감소시키기 때문인 것으로 사료된다. 그러나, PEG 40kD 복합체는 10kD 또는 20kD PEG 복합체와 비교해서 cAMP 반응을 나타내는 유효성이 가장 우수함을 알 수 있다.As shown in Table 3 and FIG. 5, as the molecular weight of PEG increased, the efficacy increased and the titer (EC 50 ) tended to decrease, but the difference was less than 2 times, which was not a significant difference Respectively. The reason for this is that as the molecular weight of PEG increases, the affinity between the peptide-PEG complex and the receptor is reduced by blocking a larger number of amino acids. However, the PEG 40kD complex has the best efficacy to exhibit the cAMP response as compared to the 10kD or 20kD PEG complex.

[[ 실시예Example 7]  7] 호모다이머Homo dimer 페길화(HOMODIMER PEGYLATION)를HOMODIMER PEGYLATION 통한  through 동종이량Homogeneous quantities 복합체의 제조 Manufacture of Composites

두 분자의 K12C와 이관능성(bifunctional) PEG 말레이미드(MA-PEG-MA, 10kD)를 10mM PBS 완충액(pH 7.0)에 용해시켰다. 엑세나타이드 변이체 : MA-PEG-MA의 몰비율이 2:1이 되도록, K12C(1mg/ml)를 가볍게 교반하면서 천천히 첨가하였다. 상기 반응을 실온에서 16시간 동안 수행하여 동종 이량체 형태의 펩타이드-고분자 복합체를 제조하였다. 복합체가 잘 제조되었는지 확인하기 위해서, 0% 내지 40%의 완충액 B의 선형 구배 용출을 통해서 얻은 용출 크로마토그램(HiTrap SP)을 통해서 결과물을 분석하였다.Two molecules of K12C and bifunctional PEG maleimide (MA-PEG-MA, 10 kD) were dissolved in 10 mM PBS buffer (pH 7.0). K12C (1 mg / ml) was slowly added with gentle agitation such that the molar ratio of exenatide variant: MA-PEG-MA was 2: 1. The reaction was carried out at room temperature for 16 hours to prepare a peptide-polymer complex in the form of a homodimer. To confirm that the complexes were well prepared, the results were analyzed by elution chromatogram (HiTrap SP) obtained from a linear gradient elution of 0% to 40% buffer B.

그 결과, 도 6에서와 같이 각각의 양이온 교환 컬럼에서 3개의 피크가 나타났고, 각 피크의 분획을 수득하여 질량 분석을 한 결과 피크 #1은 미반응 PEG, 피크 #2는 모노 K12C-PEG 복합체(모노 페길화된 복합체) 그리고 피크 #3이 동종이량 복합체(K12C-PEG 10kD-K12C)임을 확인하였다. 이러한 용출 순서는 위에서 설명한 이론과도 관련이 있는데, 모노 페길화된 복합체가 먼저 용리되고, 이어서 하나의 PEG 분자에 두 개의 펩타이드가 컨쥬게이트된 동종이량 복합체가 용리된다. 또한, K12C 엑세나타이드 변이체의 피크 #2 및 피크 #3의 분자량을 질량분석장치(MALDI-TOF MS)로 측정하고 피크 #2 및 피크 #3의 질량스펙트럼을 도 7a 및 7b에 나타내었다. 피크 #2는 모노-페길화된 K12C-PEG 복합체(15141Da)와 이량체 (19208Da)를 함유하고, 피크 #3에서 주요 피크를 나타내는 것은 동종이량체 K12C-PEG 10kD-K12C(19262Da)였다. 모든 실험의 질량-대-전하(m/z) 비율이 계산된 값과 거의 일치했다.As a result, as shown in FIG. 6, three peaks were observed in each cation exchange column, and fractions of each peak were obtained and subjected to mass analysis. As a result, peak # 1 was unreacted PEG, peak # 2 was mono K12C-PEG complex (Monopegylated complex) and Peak # 3 were homozygous complex (K12C-PEG 10kD-K12C). This elution sequence is also related to the theory described above, in which the monopegylated complex is eluted first, followed by eluting a homopolymer complex in which two peptides are conjugated to one PEG molecule. Further, the molecular weights of peaks # 2 and # 3 of the K12C exenatide mutant were measured by a mass spectrometer (MALDI-TOF MS), and the mass spectra of peaks # 2 and # 3 were shown in FIGS. 7A and 7B. Peak # 2 contained a mono-pegylated K12C-PEG complex (15141 Da) and a dimer (19208 Da), and the main peak at peak # 3 was the homodimer K12C-PEG 10kD-K12C (19262 Da). The mass-to-charge (m / z) ratio of all experiments closely matched the calculated values.

엑세나타이드(원형)에 대한 단량체 형태 및 동종 이량체의 펩타이드-PEG 복합체의 상승효과를 확인하기 위해서, 실시예 5와 동일한 방법으로 CHO 세포에서의 cAMP 생성 방출을 측정하였다. 유효성은 약물의 농도 10-8 M에서 측정하였다.CAMP production release in CHO cells was measured in the same manner as in Example 5, in order to confirm the synergistic effect of the peptide-PEG complex of the monomer form and homodimer on exenatide (prototype). The efficacy was measured at a concentration of 10 -8 M of the drug.

종류Kinds EC50 (M)EC 50 (M) 유효성 (nM)Validity (nM) 원형 엑세나타이드Circular exenatide 6.1x10-10 6.1x10 -10 24.4 ± 1.024.4 ± 1.0 K12C-PEG 10kDK12C-PEG 10kD 6.6x10-11 6.6x10 -11 20.5 ± 0.720.5 ± 0.7 K12C-PEG 10kD-K12CK12C-PEG 10kD-K12C 4.4x10-11 4.4 x 10 -11 19.8 ± 0.819.8 ± 0.8

도 8 및 표 4로부터, EC50 값(GLP-1 수용체에 결합하는 능력)은 동종이량체(homodimer) K12C-PEG 10kD-K12C가 단량체(monomer) K12C-PEG 10kD와 비교하여 수용체 결합 능력이 1.5배, 원형 엑세나타이드와 비교해서 약 14배 향상된 것을 확인하였다. cAMP 생산 능력의 지표인 유효성(efficacy) 측면에서 모든 복합체는 생체 활성(bioactivity)이 원형의 엑세나타이드 단량체보다 낮았으나, 유의한 차이는 아니었다.8 and Table 4, the EC 50 value (ability to bind to the GLP-1 receptor) indicates that the homodimer K12C-PEG 10kD-K12C has a receptor binding capacity of 1.5 (as compared to the monomer K12C-PEG 10kD) Fold and the circular exenatide, respectively. In terms of efficacy, an indicator of cAMP production capacity, all complexes had lower bioactivity than circular exenatide monomers, but no significant difference.

[[ 실시예Example 8]  8] ININ VIVOVIVO 약물동력학Pharmacokinetics (( PHARMACOKINETICSPHARMACOKINETICS ) 확인) Confirm

누드마우스 모델(BALB/c; 수컷, 5주령; 오리엔트바이오사에서 구입)과 IVIS Lumina XRMS (Perkin Elmer 사)를 이용하여 형광 이미징 분석을 이용해서, 엑세나타이드, 엑세나타이드 변이체(K12C) 및 엑세나타이드 변이체-PEG 복합체의 생체 내 안정성(지속성)을 확인하였다.The exenatide, exenatide variant (K12C) and exenatide variant (K12C) were assayed using a fluorescent imaging assay using a nude mouse model (BALB / c male, 5 weeks; purchased from Orient Bios) and IVIS Lumina XRMS (Perkin Elmer) The stability of the exenatide-PEG conjugate in vivo was confirmed (persistence).

1 mg/ml의 엑세나타이드(원형); 엑세나타이드 변이체(K12C); K12C-PEG 5kD 복합체; 및 K12C-PEG 10kD-K12C 복합체 각각을 50 mM 붕산 완충액(pH 8.77)에서 35℃, 차광 조건에서 16시간 동안 지속적으로 저어 주면서 5 mol 몰당량의 Flamma® 675 비닐술폰으로 표지 하였다. 다음, 혼합물을 PD MiniTrap® G-25(USA) 탈염칼럼으로 정제하고, 10 mM PBS 완충액(pH 7.4)으로 버퍼 교환하였다. 펩타이드-염료 컨쥬게이션의 농도는 제조자의 방법에 의해 결정되었다. 각 샘플을 누드 마우스에 피하 주사(s.c: subcutaneous) 하였다. 주입 후 0, 1, 2, 4, 8, 24 및 48 시간에, 전신 형광을 생체 내 이미징 시스템(IVIS; IVIS Lumina XRMS, Perkin Elmer, USA)를 이용해서 675nm의 여기(excitation) 파장과 691nm의 방출(emission) 파장에서 시각화 하였다.1 mg / ml exenatide (round); Exenatide variant (K12C); K12C-PEG 5kD complex; And K12C-PEG 10kD-K12C complexes were labeled with 5 molar equivalents of Flamma® 675 vinylsulfone in 50 mM boric acid buffer (pH 8.77) at 35 ° C with constant stirring for 16 hours at 35 ° C. Next, the mixture was purified with a PD MiniTrap G-25 (USA) desalting column and buffer exchanged with 10 mM PBS buffer (pH 7.4). The concentration of the peptide-dye conjugate was determined by the manufacturer's method. Each sample was subcutaneously injected into a nude mouse (s.c.). At 4, 8, 24, and 48 hours post injection, systemic fluorescence was detected using an in vivo imaging system (IVIS; IVIS Lumina XRMS, Perkin Elmer, USA) at excitation wavelengths of 675 nm and 691 nm And visualized at the emission wavelength.

또한, 종래의 엑세나타이드의 C 말단에 시스테인 잔기를 추가해서 PEG (40kD)와 결합시킨 선형의 펩타이드-고분자 복합체를 대조군으로 하여, 본 발명의 가지 형태(branched form)의 복합체와 동일한 방법으로 약물동력학을 확인하였다(C40-PEG 40kD 복합체).In addition, a linear peptide-polymer complex in which a cysteine residue was added to the C-terminus of exenatide and bound to PEG (40 kD) was used as a control, and the same drug as the complex of the branched form of the present invention Dynamics (C40-PEG 40kD complex).

단백질-염료 접합체(conjugate)의 정량 또는 염료와 단백질의 비율(ratio)은 UV-Vis 분광 광도계에 의한 흡광도 측정에 기초하여 별도로 측정된 단백질 또는 단백질-형광 접합체의 몰 농도에 의하여 계산되었다. 흡광도 측정에 의한 단백질-염료 접합체의 정량결과는 표 5에 나타내었다.The quantitation of the protein-dye conjugate or the ratio of the dye to the protein was calculated by the molar concentration of the protein or protein-fluorescent conjugate measured separately based on the absorbance measurement by the UV-Vis spectrophotometer. The results of the quantitative determination of the protein-dye conjugate by absorbance measurement are shown in Table 5.

종류Kinds A280 A 280 A675 A 675 단백질 농도(mM)Protein concentration (mM) 염료/단백질 비Dye / protein ratio 엑세나타이드(원형)Exenatide (circular) 1.6331.633 2.1702.170 0.2610.261 0.0380.038 K12CK12C 1.2601.260 1.9831.983 0.1920.192 0.0460.046 K12C-PEG 5kDK12C-PEG 5kD 0.8160.816 2.1892.189 0.1130.113 0.0880.088 K12C-PEG 40kDK12C-PEG 40kD 0.5670.567 2.0502.050 0.06950.0695 0.1340.134 C40-PEG 40kDC40-PEG 40kD 0.6510.651 2.0552.055 0.08470.0847 0.1100.110 K12C-PEG 10kD-K12CK12C-PEG 10kD-K12C 0.4770.477 1.7871.787 0.05750.0575 0.1410.141 A280 = 280nm에서 흡광도
A675 = 플라마(Flamma) 염료의 670nm에서 흡광도(염료분자에 대한 최대 파장 λmax)

Figure pat00001

Figure pat00002

CF = 보정계수, 280nm에서 염료에 의한 흡광도를 조정; CF = 0.09
ε = 단백질 몰 흡광 계수; ε= 5500
ε'= 형광 염료의 몰 흡광 계수(molar extinction coefficient); (ε'= 220,000)A 280 = absorbance at 280 nm
A 675 = absorbance at 670 nm of the Flamma dye (maximum wavelength λ max for the dye molecule)
Figure pat00001

Figure pat00002

CF = correction factor, adjust absorbance by dye at 280 nm; CF = 0.09
ε = protein molar extinction coefficient; ? = 5500
? '= molar extinction coefficient of the fluorescent dye; (? '= 220,000)

누드 마우스에서 엑세나타이드(원형)과 엑세나타이드 변이체-PEG 복합체의 방출을 추적하기 위해 비 침습적 이미징을 수행했다. 누드 마우스의 등(back)에 주사 후 강한 NIR 형광이 검출되었다. 형광 신호는 다음의 [식 1]에 따라 정규화 되었다:Non-invasive imaging was performed to track the release of exenatide (prototype) and exenatide variant-PEG complex in nude mice. Strong NIR fluorescence was detected on the back of nude mice after injection. The fluorescence signal was normalized according to [Equation 1]

[식 1][Formula 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

각 샘플의 반감기를 계산하기 위해, 단일 투여량을 투여 한 후 형광 신호를 하기 식 2에 적용하여 계산하였다:To calculate the half-life of each sample, the fluorescence signal after the administration of a single dose was calculated by applying Equation 2 below:

[식 2][Formula 2]

Ct = C0 e - kt C t = C 0 e - kt

상기 식 2에서 Ct는 t 시간 이후의 형광 신호의 강도이고, C0는 초기의 형광 신호 강도(t = 0)이며, k는 제거율 상수이다.Where C t is the intensity of the fluorescence signal after time t, C 0 is the initial fluorescence signal intensity (t = 0), and k is the removal rate constant.

제거율 상수와 반감기(t1/2) 사이의 관계를 다음 식 3에 나타내었다:The relationship between the removal rate constant and the half-life (t 1/2 ) is shown in Equation 3 below:

[식 3][Formula 3]

Figure pat00004
Figure pat00004

누드 마우스에서 측정된 형광 강도(Flamma VS 675 염료)값을 상기 식에 따라 정규화한 각 시료의 반감기를 표 6에 나타내었다. 펩타이드 또는 펩타이드-고분자 복합체의 주입 후 1 시간 후에 모든 시료에서 형광 신호가 증가하여, 1 시간 이후의 형광은 0 내지 100% 사이에서 정규화되었다.The half life of each sample obtained by normalizing the fluorescence intensity (Flamma VS 675 dye) value measured in the nude mouse according to the above formula is shown in Table 6. Fluorescence signals were increased in all samples 1 hour after injection of the peptide or peptide-polymer complex and fluorescence after 1 hour was normalized between 0-100%.

종류Kinds 반감기Half-life 결정계수(Coefficient of determination)- R2 Coefficient of determination - R 2 엑세나타이드(원형)Exenatide (circular) 1.6 h1.6 h 0.9690.969 K12CK12C 2.5 h2.5 h 0.9850.985 K12C-PEG 5kDK12C-PEG 5kD 1.7 h1.7 h 0.9770.977 K12C-PEG 40kDK12C-PEG 40kD 5.5 h5.5 h 0.9960.996 C40-PEG 40kDC40-PEG 40kD 5.1 h5.1 h 0.9860.986 K12C-PEG 10kD-K12C K12C-PEG 10kD-K12C 2.1 h2.1 h 0.9800.980

표 6, 도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 엑세나타이드(원형)은 주사 후 2시간 이내에 사라졌다. 이것은 K12C-PEG 5kD 복합체와 유사했다. 따라서, PEG 5kD 의 작은 분자량(MW) 고분자와 복합체를 형성하는 경우, 반감기를 증가시키는 효과가 미미한 것을 알 수 있다. 그러나 K12C-PEG 40kD 복합체와 C40-PEG 40kD는 반감기가 5 시간 이상으로 연장된 되었는바, 이는 원형-엑세나타이드 대비 반감기가 약 3.5배 증가된 것으로 반감기 증가에 현저한 효과를 가짐을 알 수 있다. 동종 이량체 K12C-PEG 10kD-K12C의 경우도 그 효과가 미미하나 반감기가 엑세나타이드 원형보다는 증가된 것을 확인하였다. 반감기의 연장 효과가 미미한 이유는 동종 이량체 K12C-PEG 10kD-K12C의 분자량이 약 19kD으로 여전히 20 kD보다 낮아 신장여과에 의하여 비교적 쉽게 제거되기 때문인 것으로 예상된다. 그러나, 동종 이량체의 경우 반감기에 있어서는 약간의 증가만 보였으나, 유효성에 있어서 더욱 우수한 효과를 나타냄을 확인하였다. 따라서, PEG 40kD 고분자와의 복합체 및 동종 이량체 형태의 복합체는 효능 또는 연장된 반감기 덕분에 엑세나타이드 투여 횟수를 줄이는 효과적임을 확인하였다.As shown in Table 6, Fig. 9 and Fig. 10, exenatide (circular) disappeared within 2 hours after injection. This was similar to the K12C-PEG 5kD complex. Therefore, when a complex is formed with a small molecular weight (MW) polymer having a PEG of 5 kD, the effect of increasing half-life is negligible. However, the half-life of K12C-PEG 40kD complex and C40-PEG 40kD was prolonged to over 5 hours, which is a 3.5-fold increase in half-life compared to circular-exenatide. The effect of the homodimeric K12C-PEG 10kD-K12C was also insignificant but the half-life was increased compared to the exenatide prototype. The reason for the short half-life extension effect is expected to be that the molecular weight of the homodimeric K12C-PEG 10kD-K12C is about 19 kD, which is still lower than 20 kD and is relatively easily removed by renal filtration. However, the half-life of the homodimers showed only a slight increase, but it was confirmed that the effect was more excellent in the effectiveness. Thus, complexes with a PEG 40kD polymer and complexes in the form of homodimers were found to be effective in reducing the number of exenatide administrations due to efficacy or prolonged half-life.

<110> Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University ERICA Campus <120> NOVEL EXENATIDE VARIANTS-POLYMER COMPLEX <130> P18U22C0073 <150> KR 10-2017-0011919 <151> 2017-01-25 <160> 3 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 39 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> A variant of Exenatide <400> 1 His Gly Glu Gly Thr Phe Thr Ser Asp Leu Ser Lys Gln Met Glu Glu 1 5 10 15 Glu Ala Val Arg Leu Phe Ile Glu Trp Leu Cys Asn Gly Gly Pro Ser 20 25 30 Ser Gly Ala Pro Pro Pro Ser 35 <210> 2 <211> 39 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> A variant of Exenatide <400> 2 His Gly Glu Gly Thr Phe Thr Ser Asp Leu Ser Lys Gln Met Glu Glu 1 5 10 15 Glu Ala Val Arg Leu Phe Ile Glu Trp Leu Cys Asn Gly Gly Pro Ser 20 25 30 Ser Gly Ala Pro Pro Pro Ser 35 <210> 3 <211> 39 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Exenatide sequence <400> 3 His Gly Glu Gly Thr Phe Thr Ser Asp Leu Ser Lys Gln Met Glu Glu 1 5 10 15 Glu Ala Val Arg Leu Phe Ile Glu Trp Leu Lys Asn Gly Gly Pro Ser 20 25 30 Ser Gly Ala Pro Pro Pro Ser 35 <110> Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University ERICA Campus <120> NOVEL EXENATIDE VARIANTS-POLYMER COMPLEX <130> P18U22C0073 <150> KR 10-2017-0011919 <151> 2017-01-25 <160> 3 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 39 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> A variant of Exenatide <400> 1 His Gly Glu Gly Thr Phe Thr Ser Asp Leu Ser Lys Gln Met Glu Glu   1 5 10 15 Glu Ala Val Arg Leu Phe Ile Glu Trp Leu Cys Asn Gly Gly Pro Ser              20 25 30 Ser Gly Ala Pro Pro Ser          35 <210> 2 <211> 39 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> A variant of Exenatide <400> 2 His Gly Glu Gly Thr Phe Thr Ser Asp Leu Ser Lys Gln Met Glu Glu   1 5 10 15 Glu Ala Val Arg Leu Phe Ile Glu Trp Leu Cys Asn Gly Gly Pro Ser              20 25 30 Ser Gly Ala Pro Pro Ser          35 <210> 3 <211> 39 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Exenatide sequence <400> 3 His Gly Glu Gly Thr Phe Thr Ser Asp Leu Ser Lys Gln Met Glu Glu   1 5 10 15 Glu Ala Val Arg Leu Phe Ile Glu Trp Leu Lys Asn Gly Gly Pro Ser              20 25 30 Ser Gly Ala Pro Pro Ser          35

Claims (12)

서열번호 1 또는 서열번호 2의 아미노산 서열의 펩타이드; 및
생체적합성 고분자를 포함하는 펩타이드-고분자 복합체.
A peptide of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2; And
A peptide-polymer complex comprising a biocompatible polymer.
제1항에 있어서,
상기 펩타이드-고분자 복합체는 생체적합성 고분자 1개당 서열번호 1 및 서열번호 2로 이루어진 군에서 선택된 아미노산 서열의 펩타이드를 2개 포함하는 이량체(dimer)인, 펩타이드-고분자 복합체.
The method according to claim 1,
Wherein the peptide-polymer complex is a dimer comprising two peptides of the amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2, for each biocompatible polymer.
제1항에 있어서,
상기 생체적합성 고분자는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜과 프로필렌 글리콜의 공중합체, 폴리옥시 에틸화 폴리올, 폴리비닐 알코올, 폴리사카라이드, 덱스트란, 폴리비닐 에틸 에테르, 폴리락트산(PLA, polylactic acid), 폴리락틱-글리콜산(PLGA, polylactic-glycolic acid), 지질 중합체, 키틴, 히아루론산 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것인, 펩타이드-고분자 복합체.
The method according to claim 1,
The biocompatible polymer may be selected from the group consisting of polyethylene glycol, polypropylene glycol, a copolymer of ethylene glycol and propylene glycol, polyoxyethylated polyol, polyvinyl alcohol, polysaccharide, dextran, polyvinyl ethyl ether, polylactic acid ), Polylactic-glycolic acid (PLGA), lipopolymers, chitin, hyaluronic acid, and combinations thereof.
제1항에 있어서,
상기 생체적합성 고분자가 서열번호 1의 아미노산 서열에서 12번째 시스테인(Cys); 또는 서열번호 2의 아미노산 서열에서 27번째 시스테인(Cys)에 결합된 것인, 펩타이드-고분자 복합체.
The method according to claim 1,
Wherein the biocompatible polymer is a 12th cysteine (Cys) in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1; Or the 27th cysteine (Cys) in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.
제1항에 있어서,
상기 생체적합성 고분자는 폴리에틸렌 글리콜(PEG)인, 펩타이드-고분자 복합체.
The method according to claim 1,
Wherein the biocompatible polymer is polyethylene glycol (PEG).
제5항에 있어서,
상기 폴리에틸렌 글리콜(PEG)은 5kD 초과의 분자량을 갖는 것인, 펩타이드-고분자 복합체.
6. The method of claim 5,
Wherein said polyethylene glycol (PEG) has a molecular weight of greater than 5 kD.
제5항에 있어서,
상기 복합체는 펩타이드의 시스테인 잔기와 고분자의 말레이미드 잔기 사이의 공유결합으로 연결된 것인, 펩타이드-고분자 복합체.
6. The method of claim 5,
Wherein the complex is linked by a covalent bond between the cysteine residue of the peptide and the maleimide residue of the polymer.
서열번호 1 또는 서열번호 2의 아미노산 서열의 펩타이드;와 생체적합성 고분자를 1 : 1 내지 3의 몰 비율로 혼합하여 반응시키는 것; 및
상기 반응 혼합물로부터 양이온 교환 크로마토그래피를 이용해서 목적하는 펩타이드-고분자 복합체를 분리 및 정제하는 것을 포함하는, 펩타이드-고분자 복합체의 제조방법.
A peptide of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2; and a biocompatible polymer in a molar ratio of 1: 1 to 3; And
And separating and purifying the desired peptide-polymer complex from the reaction mixture using cation exchange chromatography.
제8항에 있어서,
상기 혼합반응은 인산 나트륨 완충액(sodium phosphate buffer; SPB), 인산 완충식염수(phosphate buffer saline; PBS), Tri HCl 완충액 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 수용성 완충액 내에서 수행되는 것인, 펩타이드-고분자 복합체의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the mixing reaction is performed in an aqueous buffer selected from the group consisting of sodium phosphate buffer (SPB), phosphate buffered saline (PBS), Tri HCl buffer, and combinations thereof. &Lt; / RTI &gt;
제8항에 있어서,
상기 생체적합성 고분자는 폴리에틸렌 글리콜 또는 이의 유도체인, 펩타이드-고분자 복합체의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the biocompatible polymer is polyethylene glycol or a derivative thereof.
제8항에 있어서,
상기 양이온 교환 크로마토그래피는 염화나트륨을 포함하는 이동상 용매를 이용해서 수행하는 것인, 펩타이드-고분자 복합체의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein said cation exchange chromatography is carried out using a mobile phase solvent comprising sodium chloride.
서열번호 3의 아미노산 서열의 엑세나타이드 펩타이드에서 12번째 라이신이 시스테인으로 치환(K12C)된 변이 또는 27번째 라이신이 시스테인으로 치환(K27C)되는 변이를 포함하는 엑세나타이드 변이체.
Wherein the 12th lysine in the exenatide peptide of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 is substituted with cysteine (K12C) or the 27th lysine is replaced with cysteine (K27C).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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