CN102834109A - 稳定的生长激素化合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生长激素(GH)化合物，所述化合物具有额外的二硫键和至少一个额外的单点突变，使得所述化合物具有蛋白水解性降解抗性。

Description

稳定的生长激素化合物
发明领域
本发明涉及抗蛋白水解性降解的稳定的生长激素(GH)化合物。
发明背景
生长激素(GH)是一种由哺乳动物垂体前叶分泌的多肽激素。依物种而定，GH是一种由大约190个氨基酸残基组成的蛋白质，对应分子量约为22 kDa。GH与细胞表面受体即GH受体(GHR)结合，并通过GH受体发出信号。GH在促进生长、保持正常身体组成、合成代谢和脂质代谢中起关键作用。它还对中间代谢具有直接作用，例如葡萄糖摄取降低、脂解作用(lipolysis)增加、氨基酸摄取和蛋白质合成增加。该激素还对其它组织发挥作用，包括脂肪组织、肝、肠、肾、骨骼、***和肌肉。重组hGH已有生产且可市售获得，例如：Genotropin™ (Pharmacia Upjohn)、Nutropin™和Protropin™ (Genentech)、Humatrope™ (Eli Lilly)、Serostim™ (Serono)、诺地托品(Novo Nordisk)、Omnitrope (Sandoz)、Nutropin Depot (Genentech和Alkermes)。另外，在N末端具有额外甲硫氨酸残基的类似物还以例如Somatonorm™ (Pharmacia Upjohn/Pfizer)销售。
GH与蛋白质GH家族的其它成员催乳素(PRL)和胎盘催乳激素(PL)有共同的拓扑结构。GH被归类为4螺旋束蛋白质(图1)，显示具有两个保守的二硫键的“上-上-下-下(up-up-down-down)”拓扑结构。具体而言，野生型人GH (hGH)由191个氨基酸残基组成，并在53、165、182和189位上具有4个半胱氨酸残基，其通过形成分别连接C53与C165和C182与C189的2个分子内二硫键而稳定蛋白质的三维结构(图1)。通过X射线晶体学实验性地测定了以下的hGH结构：游离形式(Chantalet L.等(1995) Protein and Peptide Letters 3，333-340)和与其结合蛋白(人GHR (hGHR)的胞外结构域)的复合物(Devos，A. M.等(1992) Science 255，306-312)。这些结构已保藏在蛋白质数据库(PDB)中，并且是可公开获取的(PDB登录代码分别为1HGU和1HWG)。因此，根据已发表的hGH结构，可鉴定出对于hGH与hGHR结合重要的残基。此外，通过核磁共振(NMR)波谱术研究了hGH的动力学特性(Kasimova M.R.等. J. Mol. Biol. (2002) 318，679-695)。联合地，X射线和NMR数据可区分结构化良好和定义明确的hGH的区域与结构化较少并且是动态的区域。预期hGH的较少结构化的动态区特别易遭蛋白酶剪切，该区域的适当稳定可导致蛋白水解稳定性改进。
已对hGH进行大量诱变以试图产生具有所需化学或生物性质的hGH类似物。具体而言，已描述了用于若干目的的半胱氨酸突变体。
US 2003/0162949公开了GH超基因家族成员的半胱氨酸变体。提供用于产生这些蛋白质的位点特异性的生物活性缀合物的通用方法。所述方法包括将半胱氨酸残基加到蛋白质的非必需区或采用定点诱变用半胱氨酸残基取代蛋白质中的非必需氨基酸，然后通过所加入的半胱氨酸残基，将半胱氨酸反应性聚合物或其它类型的半胱氨酸反应性部分与蛋白质共价偶联。
WO 02/055532描述了遗传工程改造的具有至少一个共价连接的非多肽部分的hGH突变体，特别是其中所引入的半胱氨酸残基被用于聚乙二醇化的hGH突变体。
US 5,951,972描述了有生理活性的衍生化天然和重组的哺乳动物和人蛋白质和多肽，其中蛋白质内至少一个天然存在的或掺入的半胱氨酸残基用各种取代基衍生化。
详细研究了hGH的蛋白酶剪切。由残基128-154组成的长环具有例如以下几种蛋白酶的推定的切割位点：凝血酶、纤维蛋白溶酶、胶原酶、枯草杆菌蛋白酶和胰凝乳蛋白酶样丝氨酸蛋白酶。因此，该部分的hGH显示特别易受蛋白酶剪切影响(Lewis，U.J. Ann. Rev. Physiol. (1984.) 46，33-42)。已报道的降解hGH的酶包括凝血酶、纤维蛋白溶酶、枯草杆菌蛋白酶、胰凝乳蛋白酶样丝氨酸蛋白酶和激肽释放酶。
已对大鼠组织中的hGH降解进行了研究(Garcia-Barros等. J. Endocrinol. Invest. (2000) 23，748-754)。
发现在大鼠甲状腺中，有利于在大型和亲脂性氨基酸残基处切割的胰凝乳蛋白酶样蛋白酶首先切割Y143和S144之间的肽键，产生2链分子，接着在Y42和S43之间切割，释放N端肽F1-Y42。再通过胰凝乳蛋白酶样蛋白酶在F146和D147之间切割并再通过羧肽酶的作用，加工2链分子中的裂解环(split loop)。
已报道了产生对蛋白水解性降解稳定的hGH类似物的几种方法。
Alam等人(J. Biotech. 65，183-190 (1998))通过特异性点突变，设计了抗凝血酶和纤维蛋白溶酶的hGH突变体。凝血酶特别在R134和T135之间切割hGH，双重突变体R134D, T135P产生抗凝血酶切割的hGH变体，而三重突变体R134D, T135P, K140A产生纤维蛋白溶酶抗性。此外，后一种hGH突变体具有在7天时间内抗人血浆蛋白酶解的抗性。
EP534568描述了通过使R134突变成丙氨酸、亮氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸或组氨酸而对蛋白水解性降解稳定的hGH突变体。
WO2004022593/Nautilus描述了通用的高通量定向进化方法，以产生蛋白水解稳定性提高的修饰细胞因子(包括GH变体)。
WO2006048777/Nautilus特别描述了蛋白水解稳定性改进的修饰的hGH类似物。类似物在1-55、57、58、60-63、67-87、89-91、93、95-100、102-128、131-132、135-139、141、142、144、148-182、184、185和187-191位含有1-5个突变。半胱氨酸残基的引入可能导致形成不需要的二硫键连接的二聚体，在WO2006048777的范围明确不包括氨基酸残基被半胱氨酸取代；在WO2006048777 (第65页)中阐述：“明确避免氨基酸被半胱氨酸残基置换，因为这种改变可能导致形成分子间二硫键”。
显然需要开发抗蛋白水解性降解的hGH化合物。这种稳定化合物对蛋白酶剪切应显示出提高的稳定性，同时保持所需的hGH的生物学性质。这种GH分子应提高稳定性、降低清除率和/或延长体内半衰期。
此外，蛋白质治疗剂通常需要静脉内或皮下给予，因为其通常不能通过口服而充分利用。蛋白质口服生物利用度低部分是由于胃肠道中的蛋白水解性降解所致。因此，还需要开发可以口服给予以治疗hGH相关病症的hGH化合物。
发明概述
本发明涉及生长激素化合物，所述化合物与人生长激素相比，包含一个或多个额外的二硫键和至少一个额外的单点突变。在本发明的GH化合物中，通过将野生型hGH序列中的至少一个氨基酸突变成半胱氨酸而引入至少一个额外的半胱氨酸残基。在本发明的GH化合物中，以一定方式选择一个或多个突变位点，使得(1)将所引入的一个或多个半胱氨酸残基适当置于折叠的蛋白质的三维结构中，以允许形成不存在于野生型蛋白质中的一个或多个额外的二硫键，(2)不破坏hGH的天然结构，(3)与野生型hGH相比，GH化合物对于蛋白酶剪切的稳定性提高或其它功能增强，和(4) GH化合物保持所需的与野生型hGH相关的生物活性。在胃肠道中抗蛋白水解性降解的hGH的这类二硫化物变体可被开发作为口服给予的用于治疗hGH相关病症的药物。
附图简述
图1：与2拷贝hGH结合蛋白结合的hGH的结构(PDB 1HWG)。hGH中4个主要螺旋以暗灰色显示，标为H1-H4。方向(N→C端)用箭头标示。hGH的N端和C端分别标为N和C。分别连接C53与C165和C182与C189的2个二硫键用黑色棒与球表示。还标记了L128和D154，分别表示连接H3和H4的长的柔性环中的第一个和最后一个残基。
图2：具有突出显示并标记的4个主要螺旋(H1-H4)的hGH的野生型氨基酸序列。还标记了连接主要螺旋的3个环(L1-L3)。螺旋定义(helix definition)是指与其结合蛋白复合的hGH (PDB 1HWG)。
定义
在本文中，词语“人生长激素(hGH)”、“hGH wt”和“野生型hGH wthGH)”可互换使用，均是指具有SEQ ID No.1的氨基酸序列的蛋白质。
在本文中，术语“肽”和“多肽”可互换使用，意欲表示相同含义。术语“肽”或“多肽”欲表示由肽键连接的两个或更多个氨基酸的序列，其中所述氨基酸可以是天然的或非天然的。组分氨基酸(constituent amino acid)可来自由遗传密码编码的氨基酸的组，它们可以是并非由遗传密码编码的天然氨基酸和合成氨基酸。非遗传密码编码的天然氨基酸例如Hyp (羟脯氨酸)、γ-羧基谷氨酸(y-carboxyglutamate)、Orn (鸟氨酸)、磷酸丝氨酸、D-丙氨酸和D-谷氨酰胺。合成氨基酸包括化学合成法制备的氨基酸，例如由遗传密码编码的氨基酸的D-异构体，例如D-丙氨酸和D-亮氨酸、Aad (α-氨基己二酸)、Aib (α-氨基异丁酸)、Abu (α-氨基丁酸)、Agl (α-氨基甘氨酸)、Asu (α-氨基辛二酸)、Cha (β-环戊基-丙氨酸)、Chg (环己基甘氨酸)、Dab (α,γ-二氨基丁酸)、Dap (α,β-二氨基丙酸)、Hcy (高半胱氨酸)、Hpr (高脯氨酸)、Nle (正亮氨酸)、Phg (苯甘氨酸)、Hph (高苯丙氨酸)、1Nal (β-(1-萘基-丙氨酸)、2Nal (β-(2-萘基-丙氨酸)、2Pal (-(2-吡啶基)-丙氨酸、3Pal (β-(3-吡啶基)-丙氨酸)、Pip (4-氨基-哌啶-4-羧酸)、Pra (炔丙基-甘氨酸)、Pyr (焦谷氨酸)、Gla (γ-羧基-谷氨酸)、Hci (高瓜氨酸)、Nva (正缬氨酸)、Tle (叔丁基甘氨酸)、β-丙氨酸、3-氨基甲基苯甲酸和邻氨基苯甲酸。
该术语还包括术语“蛋白质”，其可由一条多肽链组成，或者由通过非共价或共价相互作用(例如半胱氨酸桥)连接在一起的两条或更多条多肽链组成。
要理解的是，该术语还欲包括这样的肽，除包含额外的二硫键以外，例如还通过例如但不限于以下部分与肽的侧链或主链连接而被衍生化：PEG、碳水化合物、脂肪酸、白蛋白结合剂、烷基链、亲脂基团、维生素、胆汁酸或间隔物(spacer)。术语肽包括任何合适的肽，并且可与术语多肽和蛋白质作为同义词使用，除非另有说明或与上下文抵触，只要读者认识到，各种含有氨基酸聚合物的分子的各个类型可能与显著差异有关，从而构成本发明的各个实施方案(例如由多个多肽链组成的肽例如抗体显著不同于例如单链抗体、肽免疫黏附素或单链免疫原性肽)。因此，本文的术语肽一般应理解为是指任何合适大小和组成(就氨基酸的数目和蛋白质分子中相关链的数目而言)的任何合适的肽。此外，本文所述肽可包含非天然存在的和/或非L氨基酸残基，除非另有说明或与上下文抵触。
除非另有说明或与上下文抵触(且如果作为术语多肽和/或蛋白质的各个实施方案论述时)，否则术语肽还包括衍生化肽分子。衍生化肽分子是这样的肽分子，其中肽的一个或多个氨基酸残基被化学修饰(例如通过烷基化、酰化、酯形成或酰胺形成)或与一个或多个非氨基酸有机和/或无机原子或分子取代基(例如聚乙二醇(PEG)基团、亲脂性取代基(其任选可通过间隔物残基或基团例如β-丙氨酸、γ-氨基丁酸(GABA)、L/D-谷氨酸、琥珀酸等与肽的氨基酸序列连接)、荧光团、生物素、放射性核素等)缔合，并且衍生化肽分子可另外或备选地包含非必需的、非天然存在的和/或非L氨基酸残基，除非另有说明或与上下文抵触(然而，还应认识到，这种衍生物本身且独立地被视为本发明的独立特征，肽的含义中包括这类分子是为了便于描述本发明，并非意味着裸肽和这种衍生物之间有任何某种的等同性)。
这类氨基酸残基的非限制性实例包括例如2-氨基己二酸、3-氨基己二酸、β-丙氨酸、β-氨基丙酸、2-氨基丁酸、4-氨基丁酸、6-氨基己酸、2-氨基庚酸、2-氨基异丁酸、3-氨基异丁酸、2-氨基庚二酸、2,4-二氨基丁酸、锁链素、2,2'-二氨基庚二酸、2,3-二氨基丙酸、N-乙基甘氨酸、N-乙基天冬酰胺、羟赖氨酸、别羟赖氨酸、3-羟脯氨酸、4-羟脯氨酸、异锁链素、别异亮氨酸、N-甲基甘氨酸、N-甲基异亮氨酸、6-N-甲基赖氨酸、N-甲基缬氨酸、正缬氨酸、正亮氨酸、鸟氨酸、炔丙基-甘氨酸和抑制素(statine)卤化的氨基酸。
本发明所述“化合物”可以是“蛋白质”或“肽”或“多肽”，不论其修饰方式，其均可以是保持所需要的类似于wthGH的生物活性的“类似物”或“衍生物”或“变体”。
当指多肽时本文所用术语“类似物”或“变体”，意指所述肽的修饰形式，其中肽的一个或多个氨基酸残基被其它氨基酸残基取代和/或其中一个或多个氨基酸残基从肽中缺失，和/或其中一个或多个氨基酸残基被添加至肽中。氨基酸残基的这类取代或添加或缺失可发生在肽的N端和/或肽的C端和/或肽的N端或C端之间。未规定旋光异构体的所有氨基酸要理解为意指L-异构体。
术语“二硫键”或“二硫桥”可互换使用，意欲表示相同含义。在半胱氨酸残基的巯基之间形成蛋白质中的“二硫键”或“二硫桥”。
术语“额外的半胱氨酸”或“引入的半胱氨酸”可互换使用，意欲表示相同含义。该术语欲包括不存在于野生型hGH中的半胱氨酸残基。为了使结构变化降到最小，通常通过一个或多个氨基酸残基的取代引入一个或多个半胱氨酸残基，以此保持hGH的长度。在环部分中或在螺旋的边界(boarder)可容许额外cys残基的***，但在螺旋内引入cys残基不太有吸引力。
术语“额外的二硫键”或“引入的二硫键”可互换使用，意欲表示相同含义。该术语欲包括在两个半胱氨酸残基之间形成的二硫键，其中至少一个半胱氨酸残基不存在于野生型hGH中。
本文所用术语“额外的单点突变”表示突变(与SEQ ID NO 1限定的hGH相比)，其与引入到生长激素化合物中的形成二硫桥的额外半胱氨酸无关。术语“额外的单个cys突变”可用来指引入半胱氨酸残基的点突变。这类突变可以是“额外的单点突变”或甚至是hGH中的更多突变。
本文所用术语“衍生物”是指肽或多肽，其中肽的一个或多个氨基酸残基通过将聚合物(例如PEG)、碳水化合物部分、白蛋白结合剂、脂肪酸、亲脂基团、维生素、胆汁酸或间隔物引入生长激素化合物的侧链或主链而进行化学修饰。化学修饰在性质上也可以是暂时的，即其可容易地在体内除去。例如可通过细胞本身或通过在表达后在肽上进行化学修饰，在翻译后引入化学修饰。
本领域所知术语“同一性”是指两个或更多个肽序列间的关系，这通过比较序列来确定。本领域中，“同一性”还指肽之间序列相关性的程度，这通过两个或更多个氨基酸残基的串(string)之间的匹配数目确定。“同一性”测量两个或更多个序列之间相同匹配的百分比，这用由具体的数学模型或计算机程序(即“算法”)得出的缺口比对(如果有的话)来进行。可以通过已知方法容易地计算出相关肽的同一性。这类方法包括但不限于描述于以下文献的方法：Computational Molecular Biology, Lesk, A. M., 主编, Oxford University Press, New York, 1988；Biocomputing: Informatics and Genome Projects, Smith, D. W., 主编, Academic Press, New York, 1993；Computer Analysis of Sequence Data, 第1部分, Griffin, A. M.和Griffin, H. G., 主编, Humana Press, New Jersey, 1994；Sequence Analysis in Molecular Biology, von Heinje, G., Academic Press, 1987；Sequence Analysis Primer, Gribskov, M.和Devereux, J., 主编, M. Stockton Press, New York, 1991；以及Carillo等, SIAM J. Applied Math. 48, 1073 (1988)。
设计了确定同一性的优选方法以得到所测试序列之间的最大匹配。确定同一性的方法在可公开获取的计算机程序中描述。确定2个序列之间同一性的优选计算机程序方法包括GCG程序包，包括GAP (Devereux等, Nucl. Acid. Res. 12，387 (1984)；Genetics Computer Group，University of Wisconsin，Madison，Wis.)、BLASTP、BLASTN和FASTA (Altschul等, J. Mol. Biol. 215，403-410 (1990))。BLASTX程序可公开获自美国国家生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information, NCBI)和其它来源(BLAST手册，Altschul等. NCB/NLM/NIH Bethesda，Md. 20894；Altschul等，同上)。众所周知的Smith Waterman算法也可用于确定同一性。
例如，运用计算机算法GAP (Genetics Computer Group, University of Wisconsin, Madison, Wis.)，针对其相应氨基酸的最佳匹配，对待确定序列同一性百分比的两个肽进行比对(“匹配跨度(matched span)”，由算法确定)。缺口开放罚分(gap opening penalty) (经计算为平均对角线(average diagonal)的三倍；“平均对角线”是所用比较矩阵对角线的平均值；“对角线”是通过具体比较矩阵赋予每个完全匹配氨基酸的分值或数目)，缺口延伸罚分(其通常为{分数(1/10)}乘以缺口开放罚分)以及比较矩阵(例如PAM 250或BLOSUM 62)与算法结合使用。算法还利用了标准比较矩阵(对于PAM 250比较矩阵参见Dayhoff等，Atlas of Protein Sequence and Structure, 5，(1978)；对于BLOSUM 62比较矩阵参见Henikoff等，PNAS USA 89，10915-10919 (1992))。
肽序列比较的优选参数包括下列参数：
算法：Needleman等, J. Mol. Biol. 48，443-453 (1970)；比较矩阵：Henikoff等，PNAS USA 89，10915-10919 (1992)的BLOSUM 62；缺口罚分：12，缺口长度罚分：4，相似性阈值：
具有上述参数的GAP程序是有用的。运用GAP算法，上述参数对于肽比较是默认参数(连同末端缺口无罚分)。
术语“蛋白酶”意欲包括具有催化肽键水解切割能力的所有酶。蛋白酶可以是胞内、胞外或膜结合的蛋白酶、蛋白水解酶或肽酶，并包括哺乳动物肠腔的蛋白酶和哺乳动物血浆中存在的蛋白酶。蛋白酶可以是内切蛋白酶和外切蛋白酶两种类型。
术语“抗蛋白水解性降解”或“对蛋白水解性降解的稳定性提高”或“对蛋白酶剪切的稳定性提高”或“蛋白水解稳定性改进”或“蛋白水解稳定性”可互换使用，意欲表示相同含义。如果与本发明的hGH化合物联用，则该术语意欲表示与野生型hGH相比，所述hGH化合物的多肽链在特定情况下以较慢的速度被蛋白酶剪切。
蛋白质的蛋白酶剪切速度可通过本领域技术人员已知的几种技术测定。测量hGH或hGH化合物降解速率的测定法的实例描述于实施例5。
本发明还涉及可用于改进hGH化合物的药理性质的方法。这些药理性质可为例如延长功能性体内半衰期、血浆体内半衰期、平均滞留时间、降低肾清除率。
术语“功能性体内半衰期”以其标准意义使用，即达到肽(例如生长激素化合物)的50%生物活性的时间，其中生长激素化合物仍然存在于机体/靶器官中，或肽(例如生长激素化合物)的活性是其起始值的50%时的时间。作为测定功能性体内半衰期的备选方法，可测定“体内血浆半衰期”和延长作用，即在被清除前50%的肽在血流中循环的时间。血浆半衰期的测定通常比测定功能性半衰期更简单，血浆半衰期的大小常常是功能性体内半衰期大小的良好指示物。
发明详述
本发明涉及GH化合物，与hGH相比，所述化合物具有一个或多个额外的二硫键和至少一个额外的单点突变。在半胱氨酸对之间形成二硫键，其中通过点突变将一个或两个半胱氨酸引入野生型hGH序列中。选择突变位点，使得所引入的半胱氨酸残基适当位于折叠蛋白质的三维结构中以允许形成二硫键。可通过合适的宿主生物表达可溶形式的hGH的合适半胱氨酸突变体，或采用生长激素化合物的标准再折叠条件从包涵体中回收，获得具有额外二硫键的折叠蛋白质，这是本领域技术人员众所周知的(Cabrita和Bottomley，Biotechnology Annual Review 10，31-50 (2004))。用于引入额外二硫键的候选位置的鉴定可用计算方法辅助，例如使用实验测定的与其2拷贝结合蛋白复合的hGH (PDB登录代码1HWG)的三维结构。引入二硫键的合适位置的选择可基于以下文献所述二硫键的距离和几何标准：Dombkowski A., A., Bioinformatics 19, 1852-1853 (2003)和Petersen等, Protein Eng. 12，535-548 (1999)。
选择这样的半胱氨酸突变体，使得引入的二硫键不破坏蛋白质的天然结构，并且对与hGH有关的所需要生物活性具有最小的负面影响。因此，构建这样的化合物，使得引入的二硫键不损害与hGHR的相互作用。已从1HWG中鉴定出对受体相互作用重要的hGH区。因此，可通过分析1HWG结构，指导引入二硫键的合适位置(其对生物活性而言是中性的)的选择。
可选择这样的半胱氨酸突变体，使得引入的二硫键提供对蛋白酶剪切的稳定性提高。蛋白质对蛋白酶切割的敏感性部分由所述蛋白质的一级氨基酸序列确定。蛋白酶可以是相对无特异性的，或者可以以可变的选择性程度识别一级氨基酸序列中的特定基序。然而，用作底物的蛋白质分子的三维结构和动力学强烈影响蛋白水解稳定性。高度柔性和动态的环结构特别易受蛋白酶催化的切割的影响，而结构化良好的区域一般不太如此。因此，可通过引入二硫键稳定蛋白质的动态区，来获得保护以免于蛋白酶剪切。
本发明的一个方面涉及生长激素化合物，与SEQ ID NO 1限定的hGH相比，所述生长激素化合物包含一个或多个额外的二硫键和至少一个额外的单点突变。如下文中所述，本发明的生长激素化合物的多肽优选与由SEQ ID NO 1确定的人生长激素具有高水平的同一性。
因此，本发明的一个实施方案提供稳定的GH化合物，通过将一个或多个额外的二硫键引入由SEQ ID No.1限定的hGH中而使所述化合物抗蛋白水解性降解。在一个实施方案中，生长激素化合物对于下文中进一步描述的蛋白酶解是稳定的。
在本发明的一个实施方案中，生长激素化合物的蛋白水解稳定性通过将二硫键引入环区段和螺旋结构之间而实现。
在本发明的一个实施方案中，生长激素化合物的蛋白水解稳定性通过将二硫键引入环区段内而实现。
在本发明的一个实施方案中，生长激素化合物的蛋白水解稳定性通过将二硫键引入环区段之间而实现。
在本发明的一个实施方案中，生长激素化合物的蛋白水解稳定性通过将二硫键引入螺旋之间而实现。
在本发明的一个实施方案中，至少一个引入的二硫键连接生长激素化合物的2个半胱氨酸残基，其中至少一个所述半胱氨酸残基不存在于野生型hGH中。
在本发明的一个实施方案中，生长激素化合物的引入的二硫键位于采用以下文献描述的距离和几何标准而选择的半胱氨酸残基之间：Dombkowski A., A., Bioinformatics 19, 1852-1853 (2003)和Petersen等, Protein Eng. 12(7), 535-548 (1999)。
在本发明的一个实施方案中，生长激素化合物的引入的二硫键使连接H3和H4的环(L3，残基128-154)稳定，即引入的二硫键中的至少一个半胱氨酸位于包含残基128-154的区段中(图1和2)。
如上所述，本发明涉及生长激素化合物，其包含连接多肽的环区段和螺旋区段或在多肽的环区段内或连接多肽的环区段或连接多肽的螺旋区段的额外的二硫键。任何这类额外的二硫键的定位均是为了参照SEQ ID NO 1限定的hGH多肽描述的本申请的目的。提供连接螺旋、环和环与螺旋的键(linkage)的cys突变的非限制性实例列举在下表1中。
表1
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a) H1-H4是指螺旋1-4，L1-L3是指环1-3，Ct是指C端区段。
在一个实施方案中，本发明的生长激素化合物包含至少一对突变，所述突变对应于SEQ ID NO 1中的R16C/L117C、A17C/E174C、H21C/M170C、D26C/V102C、D26C/Y103C、N47C/T50C、Q49C/G161C、F54C/Y143C、F54C/S144C、F54C/F146C、S55C/Y143C、S57C/Y143C、I58C/Q141C、I58C/Y143C、I58C/S144C、P59C/Q137C、P61C/E66C、P61C/T67C、S71C/S132C、L73C/S132C、L73C/F139C、R77C/I138C、R77C/F139C、L81C/Q141C、L81C/Y143C、Q84C/Y143C、Q84C/S144C、S85C/Y143C、S85C/S144C、P89C/F146C、F92C/F146C、F92C/T148C、R94C/D107C、V102C/A105C、L156C/F146C、L156C/T148C和/或V185C/S188C。
在一个实施方案中，生长激素化合物包含至少一对突变，所述突变对应于SEQ ID NO 1中的A17C/E174C、H21C/M170C、D26C/V102C、D26C/Y103C、F54C/Y143C、F54C/S144C、F54C/F146C、S55C/Y143C、S57C/Y143C、I58C/Q141C、I58C/Y143C、I58C/S144C、P59C/Q137C、S71C/S132C、L81C/Y143C、Q84C/Y143C、S85C/Y143C、S85C/S144C、F92C/T148C和/或R94C/D107C。
本发明的一个实施方案涉及包含额外二硫键的生长激素化合物，其中至少一个半胱氨酸存在于L3 (SEQ ID NO 1的AA 128-154)中，或例如存在于由AA 135-148限定的环的中区或相应的氨基酸残基中。
在一个实施方案中，生长激素化合物额外二硫键的至少一个半胱氨酸存在于L3中，存在于对应于SEQ ID NO 1的AA141、AA142、AA143、AA144、AA145或AA146、优选AA143或AA144的位置中。
在一个实施方案中，生长激素化合物包含至少一对突变，所述突变对应于SEQ ID NO 1中的F54C/Y143C、F54C/S144C、F54C/F146C、S55C/Y143C、S57C/Y143C、I58C/Q141C、I58C/Y143C、I58C/S144C、P59C/Q137C、S71C/S132C、L73C/S132C、L73C/F139C、R77C/I138C、R77C/F139C、L81C/Q141C、L81C/Y143C、Q84C/Y143C、Q84C/S144C、S85C/Y143C、S85C/S144C、P89C/F146C、F92C/F146C和/或F92C/T148C。
在一个实施方案中，生长激素化合物包含至少一对突变，所述突变对应于SEQ ID NO 1中的F54C/Y143C、F54C/S144C、F54C/F146C、S55C/Y143C、S57C/Y143C、I58C/Q141C、I58C/Y143C、I58C/S144C、P59C/Q137C、S71C/S132C、L81C/Y143C、Q84C/Y143C、S85C/Y143C、S85C/S144C和/或F92C/T148C。
本发明的一个实施方案涉及包含连接L3与L1的额外二硫键的生长激素化合物。
在一个实施方案中，生长激素化合物包含连接对应于L3中的AA54、AA55、AA56、AA57、AA58或AA59的氨基酸残基与对应于SEQ ID NO 1的L1中的AA143或AA144的氨基酸的额外二硫键。
在一个实施方案中，本发明的生长激素化合物包含至少一对突变，所述突变对应于SEQ ID NO 1中的F54C/Y143C、F54C/S144C、F54C/F146C、S55C/Y143C、S57C/Y143C、I58C/Q141C、I58C/Y143C、I58C/S144C、P59C/Q137C和/或S71C/S132C。
本发明的一个实施方案涉及包含连接L3与螺旋区段(例如螺旋2 (H2))的额外二硫键的生长激素化合物。
在一个实施方案中，生长激素化合物包含连接对应于H2中的AA84或AA85的氨基酸残基与对应于SEQ ID NO 1的L3中的AA143或AA144的氨基酸的额外二硫键。
在一个实施方案中，生长激素化合物包含至少一对突变，所述突变对应于SEQ ID NO 1中的L73C/S132C、L73C/F139C、R77C/I138C、R77C/F139C、L81C/Q141C、L81C/Y143C、Q84C/Y143C、Q84C/S144C、S85C/Y143C、S85C/S144C、P89C/F146C、F92C/F146C和F92C/T148C。
在一个实施方案中，生长激素化合物包含至少一对对应于SEQ ID NO 1的L81C/Y143C、Q84C/Y143C、S85C/Y143C、S85C/S144C和/或F92C/T148C的突变。
本发明的一个实施方案涉及生长激素化合物，其包含连接L2与螺旋1的额外二硫键。
在一个实施方案中，生长激素化合物包含至少一对对应于D26C/V102C或D26C/Y103C的突变。
对于两个半胱氨酸残基之间的二硫桥，可在本文前述任何区域或位置上引入或取代半胱氨酸残基，以利于形成一个或多个额外的二硫键。氨基酸残基的取代和***可通过本领域技术人员已知的标准技术进行。
本发明的一个实施方案涉及生长激素化合物，其中所述多肽序列与由SEQ ID NO 1限定的hGH有至少80%、例如90%或例如95%同一性。在另外的实施方案中，所述多肽与由SEQ ID NO 1限定的hGH有96%、97%或98%同一性。
本发明涉及生长激素化合物，与人生长激素相比，所述化合物包含一个或多个额外的二硫键和至少一个额外的单点突变。出于与生长激素化合物有关的功能性的多种原因，所述至少一个额外的单点突变可包括在生长激素化合物中。所述至少一个额外的单点突变旨在进一步提高蛋白酶稳定性和/或提供适于化学修饰(例如通过引入包含适于化学修饰的化学实体的氨基酸残基)的“位点”。
因此，本发明涉及任何生长激素化合物，与由SEQ ID NO 1限定的人生长激素相比，所述化合物包含本文所述一个或多个额外二硫键和至少一个额外的单点突变。
在任何本发明的一个实施方案中，所述生长激素化合物的至少一个额外的单点突变是已知的蛋白酶位点。
在一个实施方案中，至少一个额外的单点突变位于对应于SEQ ID NO 1的1-55、57、58、60-63、67-87、89-91、93、95-100、101、102-128、131-132、135-139、141、142、144、148-182、184、185和/或187-191位的位置。
在一个实施方案中，至少一个额外的单点突变位于对应于SEQ ID NO 1的10、40、41、42、55、57、62、101、134、136、139、142和/或144位的位置。
在一个实施方案中，所述至少一个额外的单点突变位于对应于SEQ ID NO 1的55、57、62、101、134、136、142和/或144位的位置。
在一个实施方案中，所述至少一个额外的单点突变位于对应于SEQ ID NO 1的62、101、134、136、142和/或144位的位置。
在一个实施方案中，至少一个额外的单点突变存在于L1 (对应于SEQ ID NO 1的AA 36-71)和/或L3 (对应于SEQ ID NO 1的AA 128-154)中，在又一个实施方案中，至少一个额外的单点突变存在于L1中。在一个实施方案中，至少一个额外的单点突变存在于L1的中区(对应于SEQ ID NO 1的AA 40-65)。在一个实施方案中，至少一个额外的单点突变存在于对应于SEQ ID NO 1的40、41、42、55、57和/或62位的位置。在一个实施方案中，至少一个额外的单点突变存在于L3中。在又一个实施方案中，至少一个额外的单点突变存在于L3的中区(对应于SEQ ID NO 1的AA 134-148)。
在一个实施方案中，至少一个额外的单点突变位于对应于SEQ ID NO 1的134、136、139、142和/或144位的位置。
在一个实施方案中，至少一个额外的单点突变位于对应于SEQ ID NO 1限定的hGH的62位的位置。在一个这样的实施方案中，丝氨酸(S62)被选自以下的氨基酸残基取代：苏氨酸(T)、天冬酰胺(N)、半胱氨酸(C)、组氨酸(H)、谷氨酰胺(Q)和谷氨酸(E)。
在一个实施方案中，至少一个额外的单点突变位于对应于SEQ ID NO 1限定的hGH的55位的位置。在一个这样的实施方案中，丝氨酸(S55)被选自以下的氨基酸残基取代：苏氨酸(T)、天冬酰胺(N)、半胱氨酸(C)、组氨酸(H)、谷氨酰胺(Q)和谷氨酸(E)。
在一个实施方案中，至少一个额外的单点突变位于对应于SEQ ID NO 1限定的hGH的57位的位置。在一个这样的实施方案中，丝氨酸(S57)被选自以下的氨基酸残基取代：苏氨酸(T)、天冬酰胺(N)、半胱氨酸(C)、组氨酸(H)、谷氨酰胺(Q)和谷氨酸(E)。
按照本发明，与SEQ ID NO 1相比，通过至少两个氨基酸的氨基酸取代，获得一个或多个额外的二硫键。
在又一个实施方案中，与SEQ ID NO 1相比，所述化合物包含正好1个额外的二硫键。
在一个实施方案中，与SEQ ID NO 1限定的人生长激素相比，本发明的生长激素化合物的多肽包含至少2个额外的半胱氨酸。
在又一个实施方案中，与SEQ ID NO 1限定的人生长激素相比，所述多肽包含正好2个额外的半胱氨酸。
在一个实施方案中，与SEQ ID NO 1相比，本发明的生长激素化合物的多肽包含总共至多10个氨基酸取代。在一个实施方案中，生长激素化合物包含总共至多8个、例如至多7个、例如至多6个、例如至多5个、例如至多4个氨基酸取代。在一个实施方案中，与SEQ ID NO 1相比，本发明的生长激素化合物的多肽包含正好3个氨基酸取代。
在一个实施方案中，与SEQ ID NO 1限定的人生长激素相比，所述生长激素化合物包含正好2个额外的半胱氨酸。
在一个实施方案中，与SEQ ID NO 1限定的人生长激素相比，所述生长激素化合物包含正好两个额外的半胱氨酸和正好1个额外的单点突变。
在一个实施方案中，与SEQ ID NO 1限定的人生长激素相比，所述生长激素化合物包含正好3个额外的半胱氨酸。
在一个实施方案中，与SEQ ID NO 1限定的人生长激素相比，所述生长激素化合物包含一个额外的二硫键和额外的单个cys突变。
在一个实施方案中，额外的单个cys突变选自GH的N端、H1、L1、H2、L2或H3区中的任一个单个cys突变。
在一个实施方案中，额外的单个cys突变选自对应于hGH (SEQ ID NO:1)中的T3C、P5C、S7C、D11C、H18C、Q29C、E30C、E33C、A34C、Y35C、S55C、S57C、S62C、E88C、Q91C、S95C、A98C、N99C、S100C、L101C、V102C、Y103C、D107C、S108C、D112C、Q122C和G126C的突变。
在一个实施方案中，额外的单个cys突变位于对应于hGH中的AA 93-106、例如AA 99-106或AA 99-103的位置。
在一个实施方案中，额外的单个cys突变是N99C、S100C或L101C。
在一个实施方案中，额外的单个cys突变位于对应于hGH中的AA 55-62的位置。
在一个实施方案中，额外的单个cys突变是S55C、S57C或S62C。
在本发明的一个实施方案中，除包含额外的二硫键以外，通过将以下部分与生长激素化合物的侧链或主链连接对所述生长激素化合物进行修饰：例如但不限于PEG、碳水化合物、白蛋白结合剂、脂肪酸、烷基链、亲脂基团、维生素、胆汁酸或间隔物。
在本发明的一个实施方案中，当与hGH相比时，对所述生长激素化合物进行化学修饰以利于通过上皮转运。
在本发明的一个实施方案中，对本发明的生长激素化合物进行化学修饰以获得延长的体内作用持续时间。
在本发明的一个实施方案中，对生长激素化合物进行化学修饰以获得延长的功能性体内半衰期持续时间。
在本发明的一个实施方案中，生长激素化合物的化学修饰在性质上也可以是短暂的，即可在体内将其容易地除去。
在本发明的一个实施方案中，生长激素化合物修饰可发生在不干扰生长激素化合物与hGHR结合的任何氨基酸残基上。
在一个实施方案中，生长激素化合物对蛋白水解性降解的稳定性提高。
在本发明的一个实施方案中，生长激素化合物对由存在于哺乳动物血浆中的蛋白酶导致的蛋白水解性降解的稳定性提高。
在本发明的一个实施方案中，生长激素化合物对由胰蛋白酶导致的蛋白水解性降解的稳定性提高。
在本发明的一个实施方案中，生长激素化合物对由存在于胃肠道的蛋白酶导致的蛋白水解性降解的稳定性提高。在本发明的一个实施方案中，生长激素化合物对蛋白酶剪切的稳定性提高。
本发明的一个实施方案涉及生长激素化合物，其包含一个或多个对以下一种或多种蛋白酶的降解稳定的额外二硫键：例如消化蛋白酶，例如胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶和/或弹性蛋白酶。
在本发明的一个实施方案中，生长激素化合物对由胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和/或弹性蛋白酶导致的蛋白水解性降解的稳定性提高。
在一个实施方案中，生长激素化合物对胰凝乳蛋白酶和/或弹性蛋白酶的降解是稳定的。
在一个实施方案中，生长激素化合物包含至少一对突变，所述突变对应于SEQ ID NO 1中的H21C/M170、D26C/V102C、D26C/Y103C、F54C/Y143C、F54C/S144C、S55C/Y143C、S57C/Y143C、I58C/Q141C、I58C/Y143C、I58C/S144C、P59C/Q137C、S71C/S132C、L81C/Y143C、Q84C/Y143C、S85C/Y143C和/或S85C/S144C。
在一个实施方案中，生长激素化合物包含至少一对突变，所述突变对应于SEQ ID NO 1中的D26C/V102C、D26C/Y103C、S57C/Y143C、I58C/S144C、P59C/Q137C、S71C/S132C、Q84C/Y143C、S85C/Y143C、S85C/S144C、F92C/T148C和/或R94C/D107C。
在一个实施方案中，生长激素化合物包含至少一对对应于SEQ ID NO 1的S57C/Y143C、Q84C/Y143C、S85C/Y143C和/或S85C/S144C的突变。
在本发明的一个实施方案中，生长激素化合物的体内半衰期延长。
在本发明的一个实施方案中，生长激素化合物的保存期延长。
在本发明的一个实施方案中，生长激素化合物可以是融合蛋白。
在本发明的一个实施方案中，生长激素化合物是包含与SEQ ID No.1有以下同一性的氨基酸序列的多肽：至少20%、例如至少30%、例如至少40%、例如至少50%、例如至少60%、例如至少70%、例如至少80%、例如至少90%、例如至少95%、例如至少96%、例如至少97%、例如至少98%，并且该多肽在实施例3和实施例3A中描述的测定(切除垂体(hyposectomized)的大鼠)中，具有hGH活性的至少1%、例如至少5%、例如至少10%、例如至少25%的活性。为了避免疑惑，在这些测定中，本发明的生长激素化合物还可具有比hGH高的活性。如果生长激素化合物以某种方式衍生化，则生长激素相对于hGH的活性应对未衍生化生长激素化合物进行测量，因为衍生化可显著改变活性。例如在生长激素化合物用延长生长激素化合物的功能性体内半衰期的性能改进基团衍生化的情况下，衍生化生长激素化合物的活性可比hGH的活性低得多，所述降低被延长的滞留时间抵消。在一个实施方案中，生长激素化合物是这类多肽的片段，所述片段保持显著量如上所述的生长激素活性。
在本发明的一个实施方案中，生长激素化合物是hGH的截短形式，即一个或多个氨基酸残基从对应于SEQ No.1的N端和/或C端缺失，其中所述化合物保持所需要的野生型hGH的生物学性质。
本发明的一个实施方案涉及生长激素化合物，其在SEQ ID No.1中包含额外的二硫键，或者与SEQ ID No.1限定的人生长激素相比，包含一个或多个额外的二硫键，其中所述化合物具有体外活性，其与由SEQ ID NO 1限定的hGH的体外活性相当。生长激素化合物的体外活性优选用本文实施例3中描述的BAF测定来测量。在一个实施方案中，本发明的化合物可具有不同于hGH的体外活性的体外活性。如上所述，较低的体外活性可被其它体内功能补偿。在一个实施方案中，体外活性可以是hGH活性的例如至少1%、例如至少5%、例如至少10%、例如至少25%。在又一个实施方案中，化合物相对于由SEQ ID No.1限定的野生型hGH的EC50比率不大于10、不大于8、不大于6、不大于4、不大于2。在一个实施方案中，所述化合物相对于由SEQ ID No.1限定的野生型hGH的EC50比率为5-0.01或例如3-0.01或例如2-0.01。在备选方法中，本发明的EC50可通过实施例4中描述的表面等离振子共振分析(Biacore)测量。在相应的实施方案中，通过Biacore测定的体外活性可为hGH活性的例如至少1%、例如至少5%、例如至少10%、例如至少25%。在另外的实施方案中，通过Biacore测定的化合物相对于由SEQ ID No.1限定的野生型hGH的EC50比率不大于10、不大于8、不大于6、不大于4、不大于2。在一个实施方案中，所述化合物相对于由SEQ ID No.1限定的野生型hGH的EC50比率为5-0.01或例如3-0.01或例如2-0.01。
其中可引入额外二硫桥的GH化合物的其它实例包括以下文献公开的GH化合物：WO 92/09690 (Genentech)、US 6,004931 (Genentech)、US 6,143,523 (Genentech)、US 6,136,536 (Genentech)、US 6,057,292 (Genentech)、US 5,849,535 (Genentech)、WO 97/11178 (Genentech)、WO 90/04788 (Genentech)、WO 02/055532 (Maxygen APS和Maxygen Holdings)、US 5,951,972 (American Cynanamid Corporation)、US 2003/0162949 (Bolder Biotechnologies，Inc.)，其通过引用结合到本文中。还包括hGH的天然变体，例如Masuda, N等，Biochim. Biophys. Acta 949 (1)，125-131 (1988)描述的20 kDa。
在本文所述所有实施方案中，还任选生长激素化合物在对应于SEQ ID NO 1的120位的位置上具有Gly残基。
本发明还涉及包含本文定义及描述的生长激素化合物的药物组合物。
在一个实施方案中，可以以若干种剂型给予本发明的药物组合物，例如作为溶液剂、混悬剂、乳剂、微乳剂、复合型乳剂、泡沫剂、药膏剂、糊剂、硬膏剂、软膏剂、片剂、包衣片剂、与增强吸收化合物共配制的片剂、冲洗剂、胶囊剂(例如硬明胶胶囊剂和软明胶胶囊剂)、包衣胶囊剂、栓剂、滴剂、凝胶剂、喷雾剂、散剂、微粒剂、纳米粒剂、气雾剂、吸入剂、注射溶液剂、原位转化溶液剂(in situ transforming solution) (例如原位胶凝剂、原位沉降剂、原位沉淀剂、原位结晶剂)、输液剂和植入剂。
在本发明的一个实施方案中，可通过口服、皮下、肌内、经鼻和静脉内给药来给予药物组合物。
在本发明的一个实施方案中，口服药物组合物可通过若干给药途径给予，例如舌、舌下、口腔含服、口内、直肠、胃和肠内。
在一个实施方案中，使用为本领域技术人员众所周知的装置，例如定量吸入器、干粉吸入器和喷雾器，可将本发明的组合物用于经肺给予肽缀合物(例如GH缀合物)的固体剂、半固体剂、散剂和溶液剂。
在一个实施方案中，本发明的药物组合物还可(例如通过共价、疏水或静电相互作用)与药物载体、药物递送***或改进药物递送***配混(compound)或连接，以进一步提高GH缀合物的稳定性、提高生物利用度、提高溶解度、降低不良反应、实现本领域技术人员熟知的时间治疗及提高患者依从性或其任何组合。载体、药物递送***和改进药物递送***的实例包括但不限于聚合物，例如纤维素和衍生物、多糖(例如葡聚糖和衍生物、淀粉和衍生物)、脱乙酰壳多糖和衍生物、聚乙烯醇、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯聚合物、聚乳酸和聚乙醇酸及其嵌段共聚物、聚乙二醇、载体蛋白(例如白蛋白)、凝胶(例如热胶凝***，例如本领域技术人员熟知的嵌段共聚物***)、微团、脂质体、微球体、纳米颗粒、液晶及其分散体、脂质-水***的相特性领域技术人员熟知的L2相及其分散体、聚合物微团、复合型乳剂、自乳化剂、自微乳化剂、环糊精及其衍生物和树枝状高分子(dendrimer)。
通过引入结合到本文的用于口服制剂的递送***的多个实例包括表面活性剂，已知其增加亲水化合物的渗透。表面活性剂的实例为癸酸钠、酒石酸、Brij56、Brij58、Brij35、Brij30、脂肪酸糖、牛磺脱氧胆酸钠、十二烷基硫酸钠、对叔辛基酚聚氧乙烯-9.5(Triton X-100) (参见Takatsuka等, Eur. J. Pharm. Biopharm. 62，52-58 (2006))。口服递送***还可包括蛋白酶抑制剂和粘液溶解物质。蛋白酶抑制剂的实例为大豆胰蛋白酶抑制剂、抑肽酶和胰凝乳蛋白酶抑制剂。粘液溶解物质的实例为二硫苏糖醇(dithiotreitol)和N-乙酰基半胱氨酸。通过同时使用溶真菌剂和表面活性剂来增强较不被吸收的亲水化合物的肠吸收。还有Emisphere开发的5-CNAC和类似化合物(WO2008101240、WO200811283687、WO2008027854、WO2008014430、US20080095837)。
口服制剂递送***还可以包括紧密连接调节剂，其起上皮细胞的特异性紧密连接开具(opener)的功能。这些紧密连接调节剂暂时地或非暂时地起作用，并且干扰将上皮细胞与紧密连接紧紧连在一起的蛋白质复合体(Kondoh等，Mol Pharmacology 67，749-756 (2005))。口服制剂递送***的其它实例包括粘膜粘着剂，例如含有硫醇的添加剂 (共制剂)或共价连接的侧链可以增加与粘膜层、脱乙酰壳多糖和卡波姆分子、聚丙烯酸酯、PEG及其衍生物的粘附(Palmberger等, Eur. J. Pharm. Biopharm. 66，405-412 (2007)；Leitner，V.M等, Eur. J. Pharm. Biopharm. 56，207-214 (2003)；H. L. Leußen等, Parm. Res. 13, 1668-1672 (1996)；H. L. Leußen等, Int. J. Pharmaceuticals 141, 39-52 (1996)；Takatsuka等, Eur. J. Pharm. Biopharm. 62，52-58 (2006)。口服制剂递送***的其它实例包括胞膜窖/脂质筏、SMVT (钠依赖性的多种维生素运载蛋白)。口服递送制剂的另一个实例包括受体-介导的转胞吞作用，例如使用维生素B12 (钴胺素)作为底物的IRF (内因子受体)、FcRn (新生Fc受体)和运铁蛋白 (M. Gumbleton, Adv. Drug. Del. Rev. 49, 281-300 (2001); K.C. Partlow 等人, Biomaterials 29, 3367-3375 (2008); (Lee 等人, Biotechnol. Appl. Biochem. 46, 211-217 (2007); S.Y. Chae 等人, Bioconjugate Chem. 19, 334-341 (2008); Russell-Jones G.: Membrane Transporters as Drug Targets中的第17章(1999); Said和Mohammed Curr. Opin. Gastroent. 22, 140-146 (2006) ; Chalasani 等人, J.Con.Release 117, 421-429 (2007); H. Li & Z.M. Qian Med. Res. Rev. 22, 225-250 (2002); Liang & Yang Biochem. Biophys. Res. Comm. 225, 734-738 (2005)。
在一个实施方案中，本发明的GH化合物发挥生长激素活性，可用于治疗获益于循环生长激素的量增加的疾病或状态。这类疾病或状态包括生长激素缺乏(GHD)；特纳综合征；普-韦综合征(Prader-Willi syndrome, PWS)；努南综合征；唐氏综合征；慢性肾脏疾病、幼年型类风湿关节炎、囊性纤维化、接受HAART治疗的儿童HIV感染(HIV/HALS儿童)；小于胎龄(SGA)出生的矮小儿童(short children)；非SGA的以极低出生体重(VLBW)出生的儿童的身材矮小症；骨骼发育不良；软骨发育不良；软骨发育不全；特发性身材矮小症(ISS)；成人GHD；长骨骨折，所述长骨为例如胫骨、腓骨、股骨、肱骨、桡骨、尺骨、锁骨、掌骨(matacarpea)、跖骨(matatarsea)和指骨(digit)；海绵骨例如头骨(scull)、手腕骨(base of hand)和脚底骨(base of food)的骨折；例如手、膝或肩中的腱或韧带手术后的患者；进行或经历牵拉骨生成技术(distraction oteogenesis)的患者；髋关节置换或关节盘置换(discus replacement)、关节盘修复、脊柱融合或例如在膝、髋、肩、肘、腕或颚中的假体固定后的患者；其中已固定骨接合材料(例如钉、螺钉和板)的患者；骨折不愈合或畸形愈合的患者；例如胫骨或第一脚趾的骨解剖(osteatomsia)后的患者；移植物植入后的患者；创伤或关节炎引起的膝关节软骨退化；特纳综合征患者中的骨质疏松症；男性骨质疏松症；长期透析的成年患者(APCD)；APCD中营养不良相关的心血管疾病；APCD中的恶病质逆转；APCD中的癌症；APCD中的慢性抽象性肺病(chronic abstractive pulmonal disease)；APCD中的HIV；APCD老年人(elderly with APCD)；APCD中的慢性肝病、APCD中的疲劳综合征；克罗恩病；肝功能受损；具有HIV感染的男性；短肠综合征；向心性肥胖；HIV相关脂肪营养不良综合征(HALS)；***；大选择性手术、酒精/药物解毒或神经创伤后的患者；老化；虚弱的老年人；骨关节炎；创伤性损伤的软骨；***功能障碍；纤维肌痛；记忆障碍；抑郁；外伤性脑损伤；蛛网膜下腔出血；极低出生体重；代谢综合征；糖皮质激素性肌病；或糖皮质激素治疗导致的儿童身材矮小症。生长激素还可用于加快肌肉组织、神经组织或创伤的愈合；加快或改善血液流到达受损组织；或降低受损组织的感染率。
在一个实施方案中，本发明涉及治疗疾病的方法，其中生长激素化合物活性可用于治疗获益于循环生长激素化合物的量增加的疾病或状态，所述方法包括给予患者有效量的SEQ ID No.1的生长激素化合物或其缀合物的药物组合物。
在一个实施方案中，本发明涉及一种方法，所述方法包括给予有此需要的患者治疗有效量的本发明的生长激素化合物。因此，本发明提供用于治疗这些疾病或状态的方法，该方法包括给予有此需要的患者治疗有效量的本发明的生长激素化合物。
本文使用的本发明化合物的“治疗有效量”意指足以治愈、减轻或部分抑制给定疾病及其并发症的临床表现的量。将足以达到这一目的的量定义为“治疗有效量”。对每一目的而言，有效量将取决于例如疾病或损伤的严重性以及受试者的体重、性别、年龄和总体状态。应该理解，使用常规实验可以确定合适的剂量，这完全属于受过训练的医师或兽医的普通技术范围。
在一个实施方案中，本发明提供了生长激素化合物或其缀合物在制造药物中的用途，所述药物用于治疗上述疾病或状态。
在本文中定义和描述的本发明的生长激素化合物预期用作治疗用蛋白。
多肽的生产是本领域众所周知的。例如，通过经典的肽合成，例如使用tert-Boc或Fmoc化学法或其它非常确定的技术的固相肽合成，可以生产多肽，参见例如Greene和Wuts, “Protective Groups in Organic Synthesis”, John Wiley & Sons, 2006。
多肽还可以通过包括以下步骤的方法产生：在允许肽表达的条件下，在合适的营养培养基中，培养含有编码所述多肽的DNA序列并能表达所述多肽的宿主细胞。对于包含非天然氨基酸残基的多肽，应当修饰重组细胞，从而使得非天然氨基酸掺入多肽中，例如通过使用tRNA突变体。
使用无细胞的体外转录/翻译***，也可以生产多肽。使用移码或无义阻抑***，也可以生产含有新颖的非天然氨基酸的多肽，例如如在J. Am. Chem. Soc. 125, 11782-11783 (2003), Science 301, 964-967 (2003), Science 292, 498-500 (2001), Science 303, 371-373 (2004)和本文的参考文献中所述。
用于培养细胞的培养基可以是适合用于培养宿主细胞的任何常规的培养基，例如含有合适的补充物的基本培养基或复合培养基。合适的培养基可得自商业供应商或可以按照公开的配方制备(例如在美国典型培养物保藏中心(American Type Culture Collection)的产品目录中)。然后，细胞所产生的肽可以通过常规程序从培养基中回收，所述常规程序包括：经离心或过滤，将宿主细胞从培养基中分离。对于胞外产物，通过下述分离上清液的蛋白质组分：过滤、柱色谱或沉淀，例如微量过滤、超滤、等电沉淀，通过多种色谱程序纯化，例如离子交换色谱、疏水作用色谱、凝胶过滤色谱、亲和色谱等，这取决于目的多肽的类型。对于胞内或周质产物，分解或透化处理从培养基分离的细胞，并提取，以回收产物多肽或其前体。
编码多肽的DNA序列可以适当地来源于基因组或cDNA，例如通过以下步骤获得：依照标准技术，制备基因组或cDNA文库，并通过使用特异性的DNA或RNA探针杂交，筛选出编码全部或部分肽的DNA序列(参见，例如，Sambrook, J, Fritsch, EF和Maniatis, T, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, 1989)。编码所述多肽的DNA序列也可以通过已确立的标准方法来合成制备，例如在Beaucage和Caruthers, Tetrahedron Letters 22, 1859- 1869 (1981)中描述的亚磷酰胺(phosphoamidite)法，或在Matthes 等人, EMBO Journal 3, 801-805 (1984)中描述的方法。DNA序列也可以使用特异性引物通过聚合酶链反应来制备，例如在US 4,683,202或Saiki 等人, Science 239, 487-491 (1988)中所描述的。
可以将编码要表达的肽的DNA序列***任何载体，可对所述载体方便地进行重组DNA的程序，且载体的选择将常常将取决于它所要引入的宿主细胞。因此，载体可以是自主复制载体，即作为染色体外的实体存在的载体，所述载体的复制独立于染色体复制，例如质粒。或者，载体可以是当引入到宿主细胞中时整合到宿主细胞基因组中并随它所整合入其中的染色体一起复制的载体。
载体可以是表达载体，其中编码多肽的DNA序列与DNA转录所需的另外区段(例如启动子)可操作地(oprerably)连接。启动子可以是在所选的宿主细胞中表现出转录活性的任何DNA序列，且可以从编码对于宿主细胞是同源或异源的蛋白的基因中获得。用于指导编码要表达的肽的DNA在多种宿主细胞中转录的合适启动子的实例在本领域中众所周知，参考例如Sambrook等人, 同上。
如有必要，编码要表达的肽的DNA序列也可与合适的终止子、多腺苷酸化信号、转录增强子序列和翻译增强子序列可操作性地连接。本发明的重组载体可以进一步包含使载体能够在目的宿主细胞中复制的DNA序列。
载体也可以包含选择标记，例如其产物补足宿主细胞缺陷的基因，或赋予对药物(例如氨苄青霉素、卡那霉素、四环素、氯霉素、新霉素、潮霉素或氨甲蝶呤)抗性的基因。对于大规模生产，选择标记可以例如不是抗生素抗性，例如当将所述载体用于大规模生产时，可以切除载体中的抗生素抗性基因。从载体消除抗生素抗性基因的方法是本领域已知的，参见例如 US 6,358,705，其通过引入结合到本文。
为了指导要表达的肽进入宿主细胞的分泌途径，可以在重组载体中提供分泌信号序列(也称为前导序列、前序列原(prepro-sequence)、前序列(pre-sequence))。分泌信号序列在正确的阅读框中与编码所述肽的DNA序列连接。分泌信号序列一般位于编码肽的DNA序列的5’。分泌信号序列可以是与肽正常地结合的分泌信号序列或者可以来自编码另一种分泌的蛋白的基因。
用于分别连接编码要表达的肽的DNA序列、启动子以及任选的终止子和/或分泌信号序列，以及用于将它们***含有复制所需信息的合适载体的程序为本领域技术人员所熟知(参考例如Sambrook 等人, 同上)。
引入了DNA序列或重组载体的宿主细胞可以是能够产生本文所述肽的任何细胞，且包括细菌、酵母、真菌和高等真核细胞。为本领域所熟知并使用的合适宿主细胞的实例是(而不限于)：大肠杆菌(E. coli)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)或哺乳动物的BHK或CHO细胞系。使用本领域普遍已知的体外转录/翻译***，也可以生产要表达的肽。
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本发明包括了所附权利要求书中所记载主题的、适用法律所允许的所有修改与等同方案。
通过下述的实施方案(不限于此)进一步描述了本文所述的发明。
实施方案1. 生长激素化合物，与SEQ ID NO 1限定的人生长激素相比，所述化合物包含一个或多个额外的二硫键和至少一个额外的单点突变。
实施方案2. 实施方案1的生长激素化合物，其中所述生长激素化合物包含连接环区段与螺旋区段或在环区段内或连接环区段或连接螺旋区段的额外二硫键。
实施方案3. 实施方案1或2的生长激素化合物，其中所述化合物包含至少一对突变，所述突变对应于SEQ ID NO 1中的R16C/L117C、A17C/E174C、H21C/M170C、D26C/V102C、D26C/Y103C、N47C/T50C、Q49C/G161C、F54C/Y143C、F54C/S144C、F54C/F146C、S55C/Y143C、S57C/Y143C、I58C/Q141C、I58C/Y143C、I58C/S144C、P59C/Q137C、P61C/E66C、P61C/T67C、S71C/S132C、L73C/S132C、L73C/F139C、R77C/I138C、R77C/F139C、L81C/Q141C、L81C/Y143C、Q84C/Y143C、Q84C/S144C、S85C/Y143C、S85C/S144C、P89C/F146C、F92C/F146C、F92C/T148C、R94C/D107C、V102C/A105C、L156C/F146C、L156C/T148C和/或V185C/S188C。
实施方案4. 实施方案3的生长激素化合物，其中所述化合物包含至少一对突变，所述突变对应于SEQ ID NO 1中的A17C/E174C、H21C/M170C、D26C/V102C、D26C/Y103C、F54C/Y143C、F54C/S144C、F54C/F146C、S55C/Y143C、S57C/Y143C、I58C/Q141C、I58C/Y143C、I58C/S144C、P59C/Q137C、S71C/S132C、L81C/Y143C、Q84C/Y143C、S85C/Y143C、S85C/S144C、F92C/T148C和/或R94C/D107C。
实施方案5. 前述实施方案中任一个的生长激素化合物，其中所述生长激素化合物包含额外的二硫键，其中至少一个半胱氨酸存在于对应于SEQ ID NO 1的AA 128-154的L3中或在例如对应于SEQ ID NO 1的AA 135-148的区域中。
实施方案6. 实施方案5的生长激素化合物，其中额外二硫键的至少一个半胱氨酸存在于L3中对应于SEQ ID NO 1的AA 141、AA142、AA143、AA144、AA145或AA146、优选AA143或AA144的位置。
实施方案7. 实施方案6的生长激素化合物，其中所述化合物包含至少一对突变，所述突变对应于SEQ ID NO 1中的F54C/Y143C、F54C/S144C、F54C/F146C、S55C/Y143C、S57C/Y143C、I58C/Q141C、I58C/Y143C、I58C/S144C、P59C/Q137C、S71C/S132C、L73C/S132C、L73C/F139C、R77C/I138C、R77C/F139C、L81C/Q141C、L81C/Y143C、Q84C/Y143C、Q84C/S144C、S85C/Y143C、S85C/S144C、P89C/F146C、F92C/F146C和/或F92C/T148C。
实施方案8. 实施方案7的生长激素化合物，其中所述化合物包含至少一对突变，所述突变对应于SEQ ID NO 1中的F54C/Y143C、F54C/S144C、F54C/F146C、S55C/Y143C、S57C/Y143C、I58C/Q141C、I58C/Y143C、I58C/S144C、P59C/Q137C、S71C/S132C、L81C/Y143C、Q84C/Y143C、S85C/Y143C、S85C/S144C和/或F92C/T148C。
实施方案9. 前述实施方案(claims)中任一个的生长激素化合物，其中所述生长激素化合物包含连接L3与L1的额外二硫键。
实施方案10. 实施方案9的生长激素化合物，其中所述化合物包含连接对应于L3中的AA54、AA55、AA56、AA57、AA58或AA59的氨基酸残基与对应于SEQ ID NO 1的L1中的AA143或AA144的氨基酸的额外二硫键。
实施方案11. 实施方案10的生长激素化合物，其中所述化合物包含至少一对对应于SEQ ID NO 1的F54C/Y143C、F54C/S144C、F54C/F146C、S55C/Y143C、S57C/Y143C、I58C/Q141C、I58C/Y143C、I58C/S144C、P59C/Q137C和/或S71C/S132C的突变。
实施方案12. 实施方案1-8中任一个的生长激素化合物，其中所述生长激素化合物包含连接L3与螺旋区段的额外二硫键。
实施方案13. 实施方案12的生长激素化合物，其中所述生长激素化合物包含连接L3与螺旋2的额外二硫键。
实施方案14. 实施方案13的生长激素化合物，其中所述化合物包含连接对应于H2中的AA84或AA85的氨基酸残基与对应于SEQ ID NO 1的L3中的AA143或AA144的氨基酸的额外二硫键。
实施方案15. 实施方案12的生长激素化合物，其中所述化合物包含至少一对突变，所述突变对应于SEQ ID NO 1中的L73C/S132C、L73C/F139C、R77C/I138C、R77C/F139C、L81C/Q141C、L81C/Y143C、Q84C/Y143C、Q84C/S144C、S85C/Y143C、S85C/S144C、P89C/F146C、F92C/F146C和F92C/T148C。
实施方案16. 实施方案15的生长激素化合物，其中所述化合物包含至少一对突变，所述突变对应于SEQ ID NO 1中的L81C/Y143C、Q84C/Y143C、S85C/Y143C、S85C/S144C和/或F92C/T148C。
实施方案17. 实施方案1-8中任一个的生长激素化合物，其中所述生长激素化合物包含连接L2与螺旋1的额外二硫键。
实施方案18. 实施方案17的生长激素化合物，其中所述化合物包含至少一对对应于D26C/V102C或D26C/Y103C的突变。
实施方案19. 前述实施方案中任一个的生长激素化合物，其中所述多肽序列与由SEQ ID NO 1限定的hGH有至少80%、例如90%、例如95%、例如96%、例如97%或例如98%同一性。
实施方案20. 前述实施方案中任一个的生长激素化合物，其中至少一个额外的单点突变位于蛋白酶位点。
实施方案21. 前述实施方案中任一个的生长激素化合物，其中至少一个额外的单点突变位于对应于SEQ ID NO 1的1-55、57、58、60-63、67-87、89-91、93、95-100、101、102-128、131-132、135-139、141、142、144、148-182、184、185和/或187-191位的一个或多个位置。
实施方案22. 前述实施方案中任一个的生长激素化合物，其中至少一个额外的单点突变存在于L1 (对应于SEQ ID NO 1的AA 36-71)和/或L3 (对应于SEQ ID NO 1的AA 128-154)中。
实施方案23. 实施方案22的生长激素化合物，其中至少一个额外的单点突变存在于L1中。
实施方案24. 实施方案23的生长激素化合物，其中至少一个额外的单点突变存在于L1的中区(对应于SEQ ID NO 1的AA 40-65)。
实施方案25. 实施方案24的生长激素化合物，其中至少一个额外的单点突变存在于对应于SEQ ID NO 1的40、41、42、55、57和/或62位的位置。
实施方案26. 实施方案22的生长激素化合物，其中至少一个额外的单点突变存在于L3中。
实施方案27. 实施方案26的生长激素化合物，其中至少一个额外的单点突变存在于L3的中区(对应于SEQ ID NO 1的AA 135-148)。
实施方案28. 实施方案27的生长激素化合物，其中至少一个额外的单点突变位于对应于SEQ ID NO 1的134、136、139、142和/或144位的位置。
实施方案29. 前述实施方案中任一个的生长激素化合物，其中所述化合物的体外活性是由SEQ ID NO 1限定的野生型hGH活性的至少5%。
实施方案30. 前述实施方案中任一个的生长激素化合物，其中所述多肽的功能性体内半衰期是人生长激素的2倍或更多倍。
实施方案31. 前述实施方案中任一个的生长激素化合物，其中所述多肽的功能性体内半衰期介于人生长激素的2倍至10倍之间。
实施方案32. 前述实施方案中任一个的生长激素化合物，其中所述生长激素化合物对以下一种或多种蛋白酶的降解是稳定的：例如消化蛋白酶，例如胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶和/或弹性蛋白酶。
实施方案33. 实施方案32的生长激素化合物，其中所述化合物对胰凝乳蛋白酶和/或弹性蛋白酶的降解是稳定的。
实施方案34. 实施方案33的生长激素化合物，其中所述化合物包含至少一对突变，所述突变对应于SEQ ID NO 1中的H21C/M170C、D26C/V102C、D26C/Y103C、F54C/Y143C、F54C/S144C、S55C/Y143C、S57C/Y143C、I58C/Q141C、I58C/Y143C、I58C/S144C、P59C/Q137C、S71C/S132C、L81C/Y143C、Q84C/Y143C、S85C/Y143C和/或S85C/S144C。
实施方案36. 实施方案33的生长激素化合物，其中所述化合物包含至少一对突变，所述突变对应于SEQ ID NO 1中的D26C/V102C、D26C/Y103C、S57C/Y143C、I58C/S144C、P59C/Q137C、S71C/S132C、Q84C/Y143C、S85C/Y143C、S85C/S144C、F92C/T148C和/或R94C/D107C。
实施方案38. 实施方案33的生长激素化合物，其中所述化合物包含至少一对对应于SEQ ID NO 1中的S57C/Y143C、Q84C/Y143C、S85C/Y143C和/或S85C/S144C的突变。
实施方案40. 前述实施方案中任一个的生长激素化合物，其中与SEQ ID NO 1相比，一个或多个额外的二硫键通过至少两个氨基酸的氨基酸取代获得。
实施方案41. 前述实施方案中任一个的生长激素缀合物，其中与SEQ ID NO 1相比，所述生长激素化合物包含正好1个额外的二硫键。
实施方案42. 前述实施方案中任一个的生长激素缀合物，其中与SEQ ID NO 1限定的人生长激素相比，所述生长激素化合物包含至少2个额外的半胱氨酸。
实施方案43. 前述实施方案中任一个的生长激素缀合物，其中与SEQ ID NO 1相比，所述化合物包含正好3个氨基酸取代。
实施方案44. 前述实施方案中任一个的生长激素缀合物，与SEQ ID NO 1限定的人生长激素相比，其包含正好2个额外的半胱氨酸和正好1个额外的单点突变。
实施方案45. 前述实施方案中任一个的生长激素缀合物，其中与SEQ ID NO 1限定的人生长激素相比，所述生长激素化合物包含正好2个额外的半胱氨酸。
实施方案46. 实施方案1-44中任一个的生长激素缀合物，其中与SEQ ID NO 1限定的人生长激素相比，所述生长激素化合物包含正好3个额外的半胱氨酸。
实施方案47. 实施方案46的生长激素缀合物，其中与SEQ ID NO 1限定的人生长激素相比，所述生长激素化合物包含一个额外的二硫键和额外的单个cys突变。
实施方案48. 实施方案47的生长激素缀合物，其中所述额外的单个cys突变选自GH的N端、H1、L1、H2、L2或H3区域中任一个的单个cys突变。
实施方案49. 实施方案47的生长激素缀合物，其中所述额外的单个cys突变位于对应于hGH中的AA 93-106、例如AA 99-106或AA 99-103的位置。
实施方案50. 实施方案47的生长激素缀合物，其中所述额外的单个cys突变选自对应于hGH (SEQ ID NO:1)中的T3C、P5C、S7C、D11C、H18C、Q29C、E30C、E33C、A34C、Y35C、E88C、Q91C、S95C、A98C、N99C、S100C、L101C、V102C、Y103C、D107C、S108C、D112C、Q122C和G126C的突变。
实施方案51. 前述实施方案中任一个的生长激素化合物，其中所述生长激素化合物通过聚乙二醇化、通过将聚合物与肽的侧链或主链连接来进行化学修饰，所述聚合物例如但不限于糖部分、脂肪酸、亲脂基团、白蛋白结合剂、维生素、胆汁酸、间隔物。
实施方案52. 实施方案51的生长激素化合物，其中生长激素化合物的化学修饰在性质上是短暂的，即在体内可将其容易地除去。
实施方案53. 实施方案51-52中任一个的生长激素化合物，其中氨基酸残基的化学修饰可发生在肽的N端、肽的C端和/或介于肽的N端和C端之间。
实施方案54. 实施方案51-53中任一个的生长激素化合物，其中所述化学修饰发生在氨基酸残基Phe1、Gln40、Gln141或Phe191处。
实施方案55. 实施方案51-54中任一个的生长激素化合物，其中所述化学修饰通过PEG产生，且其中PEG介于500 Da至50 kDa之间。
实施方案56. 实施方案1-55中任一个的生长激素化合物，其中对所述生长激素化合物进行化学修饰以利于通过上皮转运。
实施方案57. 实施方案1-56中任一个的生长激素化合物，其中对所述生长激素化合物进行化学修饰，以便与wthGH比较时利于通过上皮转运。
实施方案58. 实施方案1-57中任一个的生长激素化合物，其中对所述生长激素化合物进行化学修饰，以便与wthGH比较时获得延长的功能性体内半衰期。
实施方案59. 实施方案58的生长激素化合物，其中所述生长激素化合物的功能性体内半衰期是hGH的2倍或更多倍。
实施方案60. 实施方案59的生长激素化合物，其中所述功能性体内半衰期为hGH的2-10倍。
实施方案61. 任何实施方案51-60中任一个的生长激素化合物，其中所述化学修饰发生在不干扰生长激素化合物与hGHR结合的氨基酸残基处。
实施方案62. 实施方案55-61中任一个的生长激素化合物，其中所述生长激素化合物对以下一种或多种蛋白酶导致的蛋白水解性降解是稳定的：例如消化蛋白酶，例如胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶和/或弹性蛋白酶。
实施方案63. 用于制备对蛋白水解性降解的稳定性提高的生长激素化合物的方法，所述方法包括以下步骤：
a. 与SEQ ID No.1限定的人生长激素(hGH)相比，在所述生长激素化合物中引入一个或多个额外的二硫键和至少一个额外的单点突变。
实施方案64. 实施方案63的用于制备对蛋白水解性降解的稳定性提高的生长激素化合物的方法，所述方法包括以下步骤：
a. 与人生长激素(hGH)相比，通过一个或多个氨基酸残基被一个或多个半胱氨酸取代而引入一个或多个额外的二硫键，和
b. 与人生长激素(hGH)相比，通过取代一个或多个氨基酸残基而引入至少一个额外的单点突变。
实施方案65. 实施方案64的用于制备对蛋白水解性降解的稳定性提高的生长激素化合物的方法，所述方法包括以下步骤：
a. 与人生长激素(hGH)相比，通过添加一个或多个半胱氨酸残基引入一个或多个额外的二硫键，和
b. 与人生长激素(hGH)相比，通过取代一个或多个氨基酸残基引入至少一个额外的单点突变。
实施方案66. 药物组合物，其包含实施方案1-62中任一个的生长激素化合物和一种/多种药学上可接受的载体。
实施方案67. 实施方案66中的药物组合物，其中所述组合物可通过舌、舌下、口腔含服、口内、口服、胃和肠内、经鼻、肺、表皮、皮肤、经皮和胃肠外给予患者。
实施方案68. 实施方案66或67中的药物组合物，其中所述组合物是口服给予的组合物。
实施方案69. 制备药物组合物的方法，其中所述组合物包含实施方案1-62中任一个的生长激素化合物和一种/多种药学上可接受的载体。
实施方案70. 治疗其中患者获益于循环生长激素化合物的量增加的疾病或状态的方法，所述方法包括给予患者有效量的实施方案1-62中任一个的生长激素化合物或实施方案66-68中任一个的药物组合物。
实施方案71. 治疗实施方案69或70的疾病的方法，其中所述疾病选自生长激素缺乏(GHD)；特纳综合征；普-韦综合征(PWS)；努南综合征；唐氏综合征；慢性肾脏疾病、幼年型类风湿关节炎、囊性纤维化、接受HAART治疗的儿童HIV感染(HIV/HALS儿童)；小于胎龄(SGA)出生的矮小儿童；非SGA的以极低出生体重(VLBW)出生的儿童的身材矮小症；骨骼发育不良；软骨发育不良；软骨发育不全；特发性身材矮小症(ISS)；成人GHD；长骨骨折，所述长骨为例如胫骨、腓骨、股骨、肱骨、桡骨、尺骨、锁骨、掌骨、跖骨和指骨；海绵骨例如头骨、手腕骨和脚底骨的骨折；例如手、膝或肩中的腱或韧带手术后的患者；进行或经历牵拉骨生成技术的患者；髋关节置换或关节盘置换、关节盘修复、脊柱融合或例如在膝、髋、肩、肘、腕或颚中的假体固定后的患者；其中已固定骨接合材料(例如钉、螺钉和板)的患者；骨折不愈合或畸形愈合的患者；例如胫骨或第一脚趾的骨解剖后的患者；移植物植入后的患者；创伤或关节炎引起的膝关节软骨退化；特纳综合征患者中的骨质疏松症；男性骨质疏松症；长期透析的成年患者(APCD)；APCD中营养不良相关的心血管疾病；APCD中的恶病质逆转；APCD中的癌症；APCD中的慢性抽象性肺病；APCD中的HIV；APCD老年人；APCD中的慢性肝病、APCD中的疲劳综合征；克罗恩病；肝功能受损；具有HIV感染的男性；短肠综合征；向心性肥胖；HIV相关脂肪营养不良综合征(HALS)；***；大选择性手术、酒精/药物解毒或神经创伤后的患者；老化；虚弱的老年人；骨关节炎；创伤性损伤的软骨；***功能障碍；纤维肌痛；记忆障碍；抑郁；外伤性脑损伤；蛛网膜下腔出血；极低出生体重；代谢综合征；糖皮质激素性肌病；或糖皮质激素治疗导致的儿童身材矮小症。
实施方案72. 实施方案1-62中任一个的生长激素，其用作药物。
实施方案74. 实施方案1-62中任一个的生长激素，其用作治疗选自以下疾病的药物：生长激素缺乏(GHD)；特纳综合征；普-韦综合征(PWS)；努南综合征；唐氏综合征；慢性肾脏疾病、幼年型类风湿关节炎、囊性纤维化、接受HAART治疗的儿童HIV感染(HIV/HALS儿童)；小于胎龄(SGA)出生的矮小儿童；非SGA的以极低出生体重(VLBW)出生的儿童的身材矮小症；骨骼发育不良；软骨发育不良；软骨发育不全；特发性身材矮小症(ISS)；成人GHD；长骨骨折，所述长骨为例如胫骨、腓骨、股骨、肱骨、桡骨、尺骨、锁骨、掌骨、跖骨和指骨；海绵骨例如头骨、手腕骨和脚底骨的骨折；例如手、膝或肩中的腱或韧带手术后的患者；进行或经历牵拉骨生成技术的患者；髋关节置换或关节盘置换、关节盘修复、脊柱融合或例如在膝、髋、肩、肘、腕或颚中的假体固定后的患者；其中已固定骨接合材料(例如钉、螺钉和板)的患者；骨折不愈合或畸形愈合的患者；例如胫骨或第一脚趾的骨解剖后的患者；移植物植入后的患者；创伤或关节炎引起的膝关节软骨退化；特纳综合征患者中的骨质疏松症；男性骨质疏松症；长期透析的成年患者(APCD)；APCD中营养不良相关的心血管疾病；APCD中的恶病质逆转；APCD中的癌症；APCD中的慢性抽象性肺病；APCD中的HIV；APCD老年人；APCD中的慢性肝病、APCD中的疲劳综合征；克罗恩病；肝功能受损；具有HIV感染的男性；短肠综合征；向心性肥胖；HIV相关脂肪营养不良综合征(HALS)；***；大选择性手术、酒精/药物解毒或神经创伤后的患者；老化；虚弱的老年人；骨关节炎；创伤性损伤的软骨；***功能障碍；纤维肌痛；记忆障碍；抑郁；外伤性脑损伤；蛛网膜下腔出血；极低出生体重；代谢综合征；糖皮质激素性肌病；和糖皮质激素治疗导致的儿童身材矮小症。
实施方案73. 实施方案1-62中任一个的生长激素作为药物的用途。
实施方案74. 实施方案1-62中任一个的生长激素化合物在治疗疾病中的用途。
实施方案75. 实施方案73或实施方案74的用途，其中所述疾病选自生长激素缺乏(GHD)；特纳综合征；普-韦综合征(PWS)；努南综合征；唐氏综合征；慢性肾脏疾病、幼年型类风湿关节炎、囊性纤维化、接受HAART治疗的儿童HIV感染(HIV/HALS儿童)；小于胎龄(SGA)出生的矮小儿童；非SGA的以极低出生体重(VLBW)出生的儿童的身材矮小症；骨骼发育不良；软骨发育不良；软骨发育不全；特发性身材矮小症(ISS)；成人GHD；长骨骨折，所述长骨为例如胫骨、腓骨、股骨、肱骨、桡骨、尺骨、锁骨、掌骨、跖骨和指骨；海绵骨例如头骨、手腕骨和脚底骨的骨折；例如手、膝或肩中的腱或韧带手术后的患者；进行或经历牵拉骨生成技术的患者；髋关节置换或关节盘置换、关节盘修复、脊柱融合或例如在膝、髋、肩、肘、腕或颚中的假体固定后的患者；其中已固定骨接合材料(例如钉、螺钉和板)的患者；骨折不愈合或畸形愈合的患者；例如胫骨或第一脚趾的骨解剖后的患者；移植物植入后的患者；创伤或关节炎引起的膝关节软骨退化；特纳综合征患者中的骨质疏松症；男性骨质疏松症；长期透析的成年患者(APCD)；APCD中营养不良相关的心血管疾病；APCD中的恶病质逆转；APCD中的癌症；APCD中的慢性抽象性肺病；APCD中的HIV；APCD老年人；APCD中的慢性肝病、APCD中的疲劳综合征；克罗恩病；肝功能受损；具有HIV感染的男性；短肠综合征；向心性肥胖；HIV相关脂肪营养不良综合征(HALS)；***；大选择性手术、酒精/药物解毒或神经创伤后的患者；老化；虚弱的老年人；骨关节炎；创伤性损伤的软骨；***功能障碍；纤维肌痛；记忆障碍；抑郁；外伤性脑损伤；蛛网膜下腔出血；极低出生体重；代谢综合征；糖皮质激素性肌病；或糖皮质激素治疗导致的儿童身材矮小症。
实施方案76. 实施方案1-62中任一个的生长激素化合物在制备用于治疗以下疾病的药物中的用途：生长激素缺乏(GHD)；特纳综合征；普-韦综合征(PWS)；努南综合征；唐氏综合征；慢性肾脏疾病、幼年型类风湿关节炎、囊性纤维化、接受HAART治疗的儿童HIV感染(HIV/HALS儿童)；小于胎龄(SGA)出生的矮小儿童；非SGA的以极低出生体重(VLBW)出生的儿童的身材矮小症；骨骼发育不良；软骨发育不良；软骨发育不全；特发性身材矮小症(ISS)；成人GHD；长骨骨折，所述长骨为例如胫骨、腓骨、股骨、肱骨、桡骨、尺骨、锁骨、掌骨、跖骨和指骨；海绵骨例如头骨、手腕骨和脚底骨的骨折；例如手、膝或肩中的腱或韧带手术后的患者；进行或经历牵拉骨生成技术的患者；髋关节置换或关节盘置换、关节盘修复、脊柱融合或例如在膝、髋、肩、肘、腕或颚中的假体固定后的患者；其中已固定骨接合材料(例如钉、螺钉和板)的患者；骨折不愈合或畸形愈合的患者；例如胫骨或第一脚趾的骨解剖后的患者；移植物植入后的患者；创伤或关节炎引起的膝关节软骨退化；特纳综合征患者中的骨质疏松症；男性骨质疏松症；长期透析的成年患者(APCD)；APCD中营养不良相关的心血管疾病；APCD中的恶病质逆转；APCD中的癌症；APCD中的慢性抽象性肺病；APCD中的HIV；APCD老年人；APCD中的慢性肝病、APCD中的疲劳综合征；克罗恩病；肝功能受损；具有HIV感染的男性；短肠综合征；向心性肥胖；HIV相关脂肪营养不良综合征(HALS)；***；大选择性手术、酒精/药物解毒或神经创伤后的患者；老化；虚弱的老年人；骨关节炎；创伤性损伤的软骨；***功能障碍；纤维肌痛；记忆障碍；抑郁；外伤性脑损伤；蛛网膜下腔出血；极低出生体重；代谢综合征；糖皮质激素性肌病；或糖皮质激素治疗导致的儿童身材矮小症。
实施例
通过参照下面的实施例可对本发明作进一步限定，所述实施例描述了本文所述各种化合物的制备与表征和用于测定其生物活性的方法。对于本领域技术人员而言清楚明了的是，可在不偏离本发明的范围的情况下实施对材料与方法两者的修改。
实施例 1 ：制备 hGH 化合物的通用方法。
将编码生长激素化合物的基因重组***质粒载体中。通过使用QuikChange定点诱变试剂盒(Stratagene)引入突变。随后使用质粒载体，转化合适的大肠杆菌菌株。将蛋白表达为具有富含N-末端组氨酸的肽标签的可溶蛋白，所述肽标签适合于固定化的金属亲和色谱纯化。
在50%甘油中制备细胞原液，并保存在-80℃下。将甘油原液菌株接种至LBA板中，随后在37℃下孵育过夜。各板的内容物用LB培养基洗涤，并稀释到500ml LB+AMP培养基中进行表达。在220 rpm下振摇下，于37℃孵育培养物直到达到OD600 0.6。使用0.2mM IPTG在30℃下进行随后的诱导达6小时，得到最终的OD600为2.0。最后通过离心收获细胞。
随后将细胞悬浮于20 mM Tris-HCl (pH 8.5)中，并使用细胞破碎仪在30kPSI下破碎。通过离心收集上清液，随后进行色谱法纯化。
采用固定化金属亲和色谱法作为俘获步骤进行纯化，接着使用来自Unizyme的二氨基-肽酶除去肽标签。最后的纯化通过离子交换色谱法实现。还可通过使用但不限于本领域技术人员已知的离子交换色谱法、疏水作用色谱法、亲和色谱法、大小排阻色谱法和基于膜的分离技术来实现纯化。
可使hGH化合物与2当量的例如Peg-5000-醛(RAPP Polymere，12 5000-6)反应，使PEG基团与N端连接。可在10个步骤中通过加入NaCNBH3/0.5 ml MeCN开始反应，将反应混合物静置20小时。可利用微生物(microbiel)转谷氨酰胺酶作为催化剂，先使hGH化合物与1,3-二氨基-2-丙醇(Fluka 33262)反应，使PEG基团与Q40连接(见下文)。
Cys突变的GH蛋白的纯化可能需要修改标准方法。方法使用MEAE-hGH[Q84C, Y143C, L101C]为例。可对基于本领域公知常识的分离和纯化方案略加改动，以可能的类似方式进行备选突变体的分离和纯化。
通过离心(6056xG持续30分钟)收获细胞，并可保存在-80℃下。均质化：将细胞沉淀(2580 g)溶于约20 kg缓冲液(20 mM Tris、0.1%吐温-20、5 mM EDTA，pH = 8.5)中，调整pH至8.5，接着用二次压降1000和200巴均质化。将细胞匀浆(约20 kg)以1:1稀释于8M脲中，得到4M脲浓度。向该溶液中加入胱胺2HCl (18 g) (0.9 g/L)，在轻轻搅拌下，将所得混合物在5℃下孵育过夜。
过滤：通过死端过滤1.0和0.5 µm将匀浆物过滤，得到约42 kg渗透物。MEAE-hGH[Q84C, Y143C, L101C]的纯化包括3个色谱步骤，并且酶消化除去N端MEAE-序列。使用Q Sepharose XL (GE Healthcare)俘获MEAE-hGH[Q84C, Y143C, L101C]，通过线性梯度洗脱，在Tris-NaCl缓冲液(pH 8.5)中洗脱。向所收集的合并物中加入1.0 M NaCl，然后加载到Phenyl Sepharose 6FF (high sub) (GE Healthcare)中。WFI中的分步洗脱用来洗脱蛋白质，并降低酶消化的传导性(conductivity)。
使用酶DAPI (二肽基氨基肽酶1)除去MEAE-序列。DAPI一次切割2个氨基酸，并在AE后停止，因为hGH的第二个氨基酸是脯氨酸，其是DAPI的天然终止信号。在2 mg/mL (pH 4.3)的蛋白质浓度下于40℃进行消化。该反应后是LC-MS，约60分钟后当消化完成时终止反应。冷却至5℃后，加入39% v/v冷乙醇(99%)，将蛋白质等电沉淀(iso-precipitate)后，调节pH至4.9。将反应混合物保存在5℃下持续至少2小时以沉淀蛋白质。
将沉淀的hGH[Q84C, Y143C, L101C]重新溶于7 M脲-三乙醇胺缓冲液(pH 7.5)中，在Source 30Q (GE Healthcare)上纯化，将靶蛋白与少量未切割的物质和其它杂质分离开来。最终的产物通过线性梯度洗脱，在三乙醇胺缓冲液(pH 7.5)中洗脱。经RP-HPLC分析(UV 214 nm)，产物纯度>97%。
转氨基的和氧化 hGH 化合物 (I) 与 mPEG- 基团的偶联。
制备下列溶液：
缓冲液 A：将三乙醇胺(119 mg，0.8 mmol)溶于水(40 mL)中，调节pH至8.5。
缓冲液 B：20 mM三乙醇胺；0.2 M NaCl。
(A) hGH (III)与1,3-二氨基-2-丙醇的转氨基作用
在搅拌下，将hGH (8.64 g)溶解于缓冲液A (500 mL)中。向该溶液中缓慢地添加1,3-二氨基-2-丙醇 (DAP) (8.1g, Fluka 33262)在缓冲液A (50 mL)中的混合物。通过添加HCl水溶液，将得到的混合物的pH调至8.5。在混合时，添加mTGase (2.8 mL, 1.3 mg/mL))。将最终的混合物在室温搅拌过夜。
用缓冲液A (1.2 L)稀释反应混合物，并通过离子交换色谱纯化产物。100 mL/min - 200 mL/级分。
分步缓冲液B 40% - 梯度 40-100%缓冲液B，经15CV = 225 min。
(B) 转氨基的 hGH的氧化
缓冲液 A: 将三乙醇胺 (119 mg, 0.8 mmol)溶解于水 (40 mL)中，并将pH调至8.5。
缓冲液 B: 将3-甲硫基-1-丙醇 (725 mg, 7.1 mmol)溶解于缓冲液A (10 mL)中。
缓冲液 C: 将HEPES (5.96 g)溶解于水 (1.0 L)中，并将pH调至7.0。
高碘酸盐: 将NaIO4 (48.1 mg, 0.225 mmol)溶解于水 (1.0 mL)中。
向DAP反应的hGH (10 mg, 0.5 µmol)的溶液中，添加缓冲液B (0.2 mL)，随后添加高碘酸盐溶液 (0.03 mL)。冷孵育20 min后，用缓冲液C透析该混合物4次。将残余物浓缩至1 mL。
(C) 使用PEG-试剂对氧化的hGH进行还原胺化。
在25 mM HEPES缓冲液pH 7.0中，将来自(B)的最终溶液(1 mL, 0.45 µmol)与PEG-胺溶液 (2 mL, 0.3 µmol)相混合，且将得到的混合物在室温缓慢旋转1小时。1小时后，逐份(10x)添加NaCNBH3 (100 µL NaCNBH3 (20 mg)在水(0.5 mL)中的溶液)。将该混合物在室温在暗处放置18-24小时。在MonoQ上纯化混合物，改变缓冲液，并浓缩。mPEG-胺试剂可市售得到。
实施例2: 纯化的生长激素化合物的蛋白化学表征。
使用MALDI-MS，分析了完整的纯化的蛋白。观察到的质量对应着从氨基酸序列推论出的理论质量。
如下证实预期的每种化合物中的3个二硫键的连接：使用胰蛋白酶和AspN消化进行肽作图(mapping)，随后，在用DTT还原二硫键之前和之后对消化物进行MALDI-MS分析。
实施例3: 纯化的生长激素化合物的生物活性分析。
在基于细胞的受体效价增殖测定(即BAF测定)中，测量hGH化合物的生物活性。该方法是hGH化合物通用的。
BAF-3细胞(源自骨髓的鼠前-B淋巴样细胞系)的生长和存活是IL-3依赖性的。IL-3活化JAK-2和STAT(它们是相同的介导物)，GH在刺激时被活化。
可用含有hGH受体的质粒转染BAF-3细胞。在hGH刺激时能增殖的克隆可变成hGH-依赖性的细胞系，下文称作BAF3-GHR。所述细胞系以剂量相关的生长模式对GH做出响应，且因此可以用于在增殖测定中评价不同的hGH化合物的作用。
在饥饿培养基(不含GH的培养基)中在37℃、5% CO2培养BAF-3GHR细胞24小时。离心细胞，去除培养基，并将细胞重新悬浮于饥饿培养基中，至2.22x105细胞/ml。将90 μl细胞上清液部分接种到微量滴定板(96孔NUNC-clone)中。将不同浓度的生长激素化合物添加给细胞，且将板在37℃、5% CO2孵育72小时。
AlamarBlue是一种氧化还原指示剂，AlamarBlue® (BioSource目录号Dal 1025)被细胞代谢固有的反应还原，且因此提供活细胞数目的间接量度。将AlamarBlue®稀释6倍 (5 μl AlamarBlue® + 25 μl饥饿培养基)，并将30 μl稀释的AlamarBlue®添加到每个孔中。然后将细胞孵育另外4小时。最后，使用544 nM的激发滤光片和590 nM的发射滤光片，在荧光板读数器中，测量细胞的代谢活性。
将给定化合物的结果表示为所述化合物的EC50和平行运行的wthGH的EC50之比。在下面的表6中给出了其它结果。
表2 hGH化合物的EC50值与hGH的EC50值的比较
Cys化合物 平均值 偏差
A17C-E174C 0.6 0.1
H21C-M170C 0.4 0.3
R94C-D107C 0.8 0.4
Q84C-Y143C 0.3 0.1
S71C-S132C 0.24 0.02
所有所测试的hGH化合物与wthGH等效或比wthGH更有效。
表 2A
具有PEG基团的hGH化合物的EC50值与hGH的EC50值的比较。
Figure DEST_PATH_IMAGE006
实施例 3A. 切除垂体的 Sprague Dawley 大鼠中的体内剂量反应研究
可在切除垂体的雄性Sprague Dawley大鼠中，研究体内剂量反应关系。切除垂体的大鼠是众所周知和公认的生长激素缺乏动物模型，其中在手术切除脑垂体后，不产生生长激素。这还导致低的***-1 (IGF-1)循环水平，这是人生长激素缺乏的另一个重要临床特征。
下面描述了使用hGH和一种hGH变体进行的测定。备选变体和化合物可采用类似程序测试。
对重为90-100 g的4周龄雄性大鼠进行垂体切除术。手术后3-4周动物进入该研究，重为100-110 g。手术后3-4周期间体重增加大于10%的动物不允许进入该研究。
将70只切除垂体的Sprague Dawley大鼠随机分配到7个给药组，每组10只动物。1个组只接受溶媒，用作未治疗对照组。3个组分别接受试验化合物(hGH Q84C, Y143C) 33、3.3和0.33 nmol，3个组分别接受作为比较物(comparator)的50、5.0和0.5 nmol hGH。将化合物和溶媒两者作为单次皮下剂量给予颈部。每日在8-10am之间测量体重持续一周。
当将第0天的体重与第7天的相比时，hGH Q84C, Y143C和hGH均诱导剂量依赖性的体重增加。
通过非线性回归分析，将S形剂量反应方程式与实验数据拟合(第0-7天间的体重增加)，以计算Emax、E0和ED50的参数估计值。所述方程式是用于Windows的GraphPad Prism 4.00版S形剂量反应内置方程式(GraphPad Software Inc.，San Diego，USA)。表3呈现包括参数估计值和95%置信区间的数据。
对于hGH Q84C, Y143C和hGH，未观察到E0和Emax的参数估计值的差异。然而，与hGH相比，hGH Q84C, Y143C的ED50显著较低，这就表明了hGH Q84C,Y143C的体内效价增加。
表 3
将与第0天相比第7天的体重增加的反应与S形剂量反应方程式拟合以估算Emax、E0和ED50。
Figure DEST_PATH_IMAGE008
平均值(95%置信区间)
实施例 4. 通过表面等离振子共振分析进行的受体相互作用研究。
采用表面等离振子共振分析，对hGH化合物的受体相互作用进行了分析。该方法对方hGH化合物是通用的，以Q84C/Y143C hGH化合物为例说明。
采用Proteon仪器(BioRad)或T100 Biacore (GE Health Care，Sweden)，通过表面等离振子共振对hGH和类似物与hGH结合蛋白(hGHBP)的相互作用进行研究。按照生产商说明书，以通常5000-9000 RU的水平将抗hGH mAb (Fitzgerald Industries International，USA，#10G05B)通过胺偶联共价固定在羧化基质上。在运行缓冲液(10 mM HEPES、0.15 M NaCl、30 mM EDTA、0.05%表面活性剂P20，pH 7.4)中以9-25 μg/ml俘获wthGH或类似物，这通常得到100-400 RU俘获配体。随后将0-800 nM浓度的hGHBP以30-100 ml/分钟注射在表面上。具有固定化抗hGH mAb但没有俘获hGH的表面用作参考。
用仪器生产商提供的带有1:1 Langmuir结合模型的合适软件，对动力学数据进行分析。
分析表明(表4)，与wthGH相比，hGH Q84C,Y143C对于生长激素结合蛋白的亲和力相似或略微较高，且在实验误差内，hGH Q84C,Y143C与野生型hGH等效。表7中包括了更多hGH变体的其它分析。
表 4
ka (1/Ms) kd (1/s) KD (nM) Ec50 ± 标准偏差 (nM)
hGH wt 1.9x105 6.1x10-4 3.3 0.7 ± 0.3
hGH Q84C,Y143C 2.0x105 4.8x10-4 2.5 0.3 ± 0.1
实施例 5. 测量野生型 hGH 和 GH 化合物的蛋白酶降解速率的测定法
在适当的缓冲液(例如PBS或碳酸氢铵)中，在37℃，用有关的蛋白酶(胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胃蛋白酶、弹性蛋白酶、因子VIIa、因子Xa、蛋白酶K、羧肽酶、DPPIV、中性内肽酶、粒酶B、脯氨酸-内肽酶、葡萄球菌肽酶I、嗜热菌蛋白酶、凝血酶、Arg-C蛋白酶、Asp-N内肽酶、胱天蛋白酶1-10、梭菌蛋白酶、肠激酶、谷氨酰内肽酶、粒酶B、LysC、LysN、脯氨酸-内肽酶和葡萄球菌肽酶I或组织提取物)消化目标化合物，最高到24小时。通过HPLC测定，评估蛋白水解性降解。
通用方法
蛋白水解消化：
碳酸氢铵缓冲液中的1 mg/ml 100 µL试验化合物溶液用酶在37℃下降解，最高达24小时。在不同时间点取出子样品，通过10倍稀释于1% TFA中使样品酸化，来终止蛋白水解反应。反相HPLC分析这些稀释样品，以估计蛋白水解消化的程度。
HPLC方法：
将10 µL上述溶液注入反相Vydac C4 2×150 mm柱，在30分钟时间内以0.2 ml/分钟的流速，用0.1% TFA/水至含有0.1% TFA的100%乙腈的线性梯度洗脱。在214 nm UV吸收下进行峰检测。由时间点t=T的峰面积(AT)和t=0的峰面积(A0)计算时间点t=T的%完整化合物，为(AT/A0)×100%。4小时后(在上述方程式中T=4)得到下表6提供的结果。
应用GraphPad Prims软件5.01版，将%完整化合物对时间作图。另通过GraphPad Prism软件，T½计算为单相衰减(one phase decay)。
用于实施例中的酶是弹性蛋白酶(135 ng，Sigma，得自猪胰)和胰凝乳蛋白酶(13 ng，Roche测序级)。缓冲液为50 mM碳酸氢铵(pH 8.5)。
Figure DEST_PATH_IMAGE010
表 5 野生型hGH和hGH变体被胰凝乳蛋白酶和弹性蛋白酶降解的T½ (小时)。
野生型hGH和hGH Q84C,Y143C化合物被胰凝乳蛋白酶和弹性蛋白酶降解的T½ (小时) (of wild type hGH and the hGH Q84C,Y143C compound by)。
实施例 6 实施例 3 和 5 中描述的通过 BAF 测定和蛋白水解消化对选定化合物进行分析
Figure DEST_PATH_IMAGE012
表 6. 包含额外二硫键的生长激素化合物的分析。
实施例 7 通过实施例 3 、 4 和 5 中描述的通过 BAF 测定、 SPR- 分析和蛋白水解消化对选定化合物进行的分析。
Figure DEST_PATH_IMAGE014
表 7. 包含额外的二硫键与额外单点突变组合的生长激素化合物的分析。未测定(ND)。

Claims (15)

1.生长激素化合物，所述化合物与由SEQ ID NO 1限定的人生长激素(hGH)相比，包含一个或多个额外的二硫键和至少一个额外的单点突变。
2.权利要求1的生长激素化合物，其中所述生长激素化合物包含一个或多个连接环区段与螺旋区段的额外的二硫键。
3.前述权利要求中任一项的生长激素化合物，其中所述化合物包含至少一对突变，所述突变对应于SEQ ID NO 1中的R16C/L117C、A17C/E174C、H21C/M170C、D26C/V102C、D26C/Y103C、N47C/T50C、Q49C/G161C、F54C/Y143C、F54C/S144C、F54C/F146C、S55C/Y143C、S57C/Y143C、I58C/Q141C、I58C/Y143C、I58C/S144C、P59C/Q137C、P61C/E66C、P61C/T67C、S71C/S132C、L73C/S132C、L73C/F139C、R77C/I138C、R77C/F139C、L81C/Q141C、L81C/Y143C、Q84C/Y143C、Q84C/S144C、S85C/Y143C、S85C/S144C、P89C/F146C、F92C/F146C、F92C/T148C、R94C/D107C、V102C/A105C、L156C/F146C、L156C/T148C和/或V185C/S188C。
4.权利要求1-3中任一项的生长激素化合物，其中所述生长激素化合物包含一个或多个额外的二硫键，其中其至少一个半胱氨酸存在于对应于SEQ ID NO 1的AA 128-154的环3 (L3)中。
5.权利要求4的生长激素化合物，其中所述生长激素化合物包含一个或多个连接L3与螺旋2 (H2)或环1 (L1)的额外的二硫键。
6.权利要求3的生长激素化合物，其中所述化合物包含至少一对突变，所述突变对应于SEQ ID NO 1中的H21C/M170、D26C/V102C、D26C/Y103C、F54C/Y143C、F54C/S144C、S55C/Y143C、S57C/Y143C、I58C/Q141C、I58C/Y143C、I58C/S144C、P59C/Q137C、S71C/S132C、L81C/Y143C、Q84C/Y143C、S85C/Y143C、S85C/S144C、F92C/T148C和/或R94C/D107C。
7.前述权利要求中任一项的生长激素化合物，其中与由SEQ ID NO 1限定的人生长激素(hGH)相比，所述生长激素化合物的蛋白酶稳定性提高。
8.前述权利要求中任一项的生长激素化合物，其中至少一个额外的单点突变存在于对应于SEQ ID NO 1的1-55、57、58、60-63、67-87、89-91、93、95-100、101、102-128、131-132、135-139、141、142、144、148-182、184、185和/或187-191位的一个或多个位置。
9.前述权利要求中任一项的生长激素化合物，其中至少一个额外的单点突变存在于对应于SEQ ID NO 1的40、41、42、55、57、62、101、134、136、139、142和/或144位的位置。
10.前述权利要求中任一项的生长激素化合物，其中至少一个额外的单点突变存在于L1 (对应于SEQ ID NO 1的AA 36-71)和/或L3 (对应于SEQ ID NO 1的AA 128-154)中。
11.前述权利要求中任一项的生长激素化合物，其中至少一个额外的单点突变存在于L1的中区(对应于SEQ ID NO 1的AA 40-65)和/或L3的中区(对应于SEQ ID NO 1的AA 135-148)。
12.前述权利要求中任一项的生长激素化合物，其与SEQ ID NO 1限定的人生长激素相比，包含正好1个额外的二硫键和至少一个额外的单点突变。
13.13.用于制备具有对蛋白水解性降解的稳定性提高的生长激素化合物的方法，所述方法包括以下步骤：
a. 与SEQ ID No.1限定的人生长激素(hGH)相比，在所述生长激素化合物中引入一个或多个额外的二硫键和至少一个额外的单点突变。
14.药物组合物，其包含权利要求1-12中任一项的生长激素化合物和一种/多种药学上可接受的载体。
15.治疗其中患者获益于循环生长激素化合物的量增加的疾病或状态的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求1-12中任一项的生长激素化合物或权利要求14的药物组合物。
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