CN105143255B - 高产率制备生理活性多肽复合物的改进方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造生理活性多肽、非肽聚合物连接子及免疫球蛋白恒定区通过共价键连接而成的复合物的方法。更具体地，本发明涉及一种在制造生理活性多肽复合物时，将盐用于偶联反应，以此改善低产率问题而可高效地制造生理活性多肽复合物的方法。根据本发明的制造方法，能够以高纯度与高产率制造生理活性多肽‑非肽聚合物‑免疫球蛋白恒定区复合物，利用其制造的生理活性多肽复合物的制造成本低，因此可有效地利用于可提高产业性且提高患者用药依从性的生理活性多肽的长效制剂的开发中。

Description

高产率制备生理活性多肽复合物的改进方法
技术领域
本发明涉及一种制造生理活性多肽、非肽聚合物连接子及免疫球蛋白恒定区通过共价键连接而成的复合物的方法。更具体地，本发明涉及一种在制造生理活性多肽复合物时，将盐用于偶联反应，以此改善低产率问题而可高效地制造生理活性多肽复合物的方法。
背景技术
通常，生理活性多肽因其稳定性低而易于变性，且被血液中的蛋白水解酶分解而易于通过肾脏或肝脏排除，因此为了保持包含生理活性多肽作为药物成分的蛋白质药物在血液中的浓度与效价，需要频繁地向患者投用蛋白质药物。然而，在以注射剂形态向患者投用的大部分蛋白质药物的情况下，频繁地进行注射以保持生理活性多肽在血液中的浓度，而这会给患者带来非常大的痛苦，且产生高昂的治疗费用。为了解决这种问题，不断进行努力以增加蛋白质药物在血液中的稳定性且长时间较高地保持血液中的药物浓度而将药效极大化。这种蛋白质药物的长效制剂需要在增加蛋白质药物的稳定性的同时，使药物本身的效价保持在足够高的水平，且应避免在患者体内引起免疫反应。
作为稳定蛋白质、抑制与蛋白水解酶的接触及由肾脏造成损失的方法，以往采用了向蛋白质药物表面化学加成像聚乙二醇(polyethylene glycol：以下简称为“PEG”)一样溶解度较高的高分子的方法。已知PEG非特异性地结合到靶蛋白的特定位点或多个位点而增加溶解度，由此在稳定蛋白质且防止蛋白质水解的方面有效，并且也不会导致任何特殊的副作用(Sada等，J.Fermentation Bioengineering 71:137-139,1991)。
然而，使用PEG的方法虽可增加PEG分子量而延长肽药物在生物体内的药效时间，但存在如下问题：分子量越增加则肽药物的效价越明显降低，并且与肽的反应性越降低而产率减少。
另外，制造免疫球蛋白片段与生理活性多肽的融合蛋白的方法虽可克服聚乙二醇化(pegylation)产率低的问题及非特异性，但存在如下问题：血液半衰期的增加效果不如预期明显，在一些情况下效价较低。为了将血液半衰期的增加效果极大化而还使用多种肽连接子，但存在可能引起免疫反应的可能性。另外，在使用像BNP一样具有二硫键(disulfide bond)的肽的情况下，存在如下问题：错误折叠(misfolding)的概率较高而难以应用；及在具有非天然氨基酸残基的情况下，无法以基因重组的形态生产。
胰岛素作为从人的胰腺的β细胞分泌的肽，是一种对调节体内的血糖发挥重要作用的物质。在无法正常地分泌这种胰岛素或所分泌的胰岛素在体内无法正常地发挥作用的情况下，无法调节体内的血糖而导致血糖升高，将这种状态称为糖尿病。将之前所提及的情况称为II型糖尿病，将无法从胰腺分泌胰岛素而导致血糖升高的情况称为I型糖尿病。在II型糖尿病的情况下，利用以化学物质为主要成分的口服降血糖剂进行治疗，对于一部分患者，还利用胰岛素进行治疗。相反地，在I型糖尿病的情况下，必须投用胰岛素。
目前比较常用的胰岛素治疗法是在餐前或餐后注射胰岛素的方法。然而，这种胰岛素治疗法需要持续地每天注射3次胰岛素，因此给患者带来极大的痛苦与不适。为了克服这种问题而进行了各种尝试，其中之一就是提高肽药物对生物膜的透过度而通过口腔或鼻腔吸入肽药物至体内。然而，这种方法与注射剂相比，肽的体内传递效率明显较低，因此按照所要求的条件保持肽药物在体内的活性仍较为困难。
另外，具有在皮下投用过量的药物后延缓吸收的方法，通过这种方法，每天投用一次来保持在血液中的浓度。其中一部分已获批为医药产品(例如，Lantus、Sanofi-aventis)而目前正投用给患者。另外，进行了以脂肪酸修饰胰岛素而加强胰岛素聚合物的结合，并与投用部位及血液中的白蛋白结合而延长药效时间的研究，其中一部分已获批为医药产品(例如，Levemir、NovoNordisk)。然而，这种方法具有在投用部位引起疼痛的副作用，而且每天一次的注射投用间隔对患者而言仍为较大的负担。
为了解决这种问题，本发明人等作为增加胰岛素等生理活性多肽的血液半衰期的同时，可将在生物体内保持活性的时间极大化的方法，制造了将非肽聚合物用作连接子而包含生理活性多肽及免疫球蛋白恒定区的复合物。然而，构成这种复合物的原料价格昂贵，因此仍迫切需要以高产率及高纯度制造所述复合物的方法。在这种背景下，本发明人等确认到如下情况而以至完成了本发明：在制造复合物时的偶联阶段，在反应溶液中使用适当的种类及浓度的盐时，能够以高产率及高纯度制造生理活性多肽复合物，因此可减少制造成本。
发明内容
[发明要解决的问题]
本发明的目的在于提供一种在制造生理活性多肽、非肽聚合物连接子及免疫球蛋白恒定区通过共价键连接而成的复合物时，可改善制造产率较低的问题的高效的制造方法。
[解决问题的手段]
作为达成所述目的的一个实施方式，本发明提供一种生理活性多肽-非肽聚合物-免疫球蛋白恒定区复合物的制造方法，其包含如下步骤：(1)使非肽聚合物与生理活性多肽或免疫球蛋白恒定区中的任一个进行反应的步骤；及(2)在存在盐的条件下，使所述步骤(1)的反应混合物与生理活性多肽或免疫球蛋白恒定区中的另一个进行反应的步骤。
优选地，所述非肽聚合物可在两个末端分别独立地具有选自由醛衍生物、马来酰亚胺衍生物及琥珀酰亚胺衍生物所构成的群组中的反应基。
更优选地，非肽聚合物可通过所述两个末端的反应基，分别通过共价键而与生理活性多肽及免疫球蛋白恒定区连接。
优选地，在所述步骤(1)后，还可包含从反应混合物中分离生理活性多肽-非肽聚合物结合体或免疫球蛋白恒定区-非肽聚合物结合体的步骤。
优选地，所述盐可选自由氯化钠(sodium chloride)、乙酸钠(sodium acetate)、硫酸钠(sodium sulfate)、磷酸钠(sodium phosphate)、碳酸钠(sodium carbonate)、***(sodium cyanide)、柠檬酸钠(sodium citrate)、硝酸钠(sodium nitrate)、氯化钾(potassium chloride)、乙酸钾(potassium acetate)、硫酸钾(potassium sulfate)、磷酸钾(potassium phosphate)、碳酸钾(potassium carbonate)、***(potassiumcyanide)、柠檬酸钾(potassium citrate)、硝酸钾(potassium nitrate)、氯化镁(magnesium chloride)、乙酸镁(magnesium acetate)、硫酸镁(magnesium sulfate)、磷酸镁(magnesium phosphate)、碳酸镁(magnesium carbonate)、氰化镁(magnesiumcyanide)、柠檬酸镁(magnesium citrate)、硝酸镁(magnesium nitrate)、氯化铵(ammonium chloride)、乙酸铵(ammonium acetate)、硫酸铵(ammonium sulfate)、磷酸铵(ammonium phosphate)、碳酸铵(ammonium carbonate)、氰化铵(ammonium cyanide)、柠檬酸铵(ammonium citrate)、硝酸铵(ammonium nitrate)、氯化钙(calcium chloride)、乙酸钙(calcium acetate)、硫酸钙(calcium sulfate)、磷酸钙(calcium phosphate)、碳酸钙(calcium carbonate)、氰化钙(calcium cyanide)、柠檬酸钙(calcium citrate)或硝酸钙(calcium nitrate)所构成的群组。
更优选地，所述盐可选自由氯化钠、乙酸钠、硫酸钠、磷酸钠及氯化钾所构成的群组。
优选地，所述盐可按照0.1至3.0M的最终浓度添加。
更优选地，所述盐可按照0.3至2.5M的最终浓度添加。
优选地，在所述盐为氯化钠的情况下，可按照低于3.0M的最终浓度添加，在为乙酸钠的情况下，可按照低于2.5M的最终浓度添加，在为硫酸钠的情况下，可按照低于0.7M的最终浓度添加，在为磷酸钠的情况下，可按照低于0.8M的最终浓度添加，或在为氯化钾的情况下，可按照1.0M以下的最终浓度添加。
优选地，所述步骤(2)的反应时间可为4至18小时。
优选地，所述步骤(2)的反应温度可为0至25℃。
优选地，在所述非肽聚合物具有一个以上的醛衍生物作为反应基的情况下，可在反应混合物中以1至100mM的最终浓度加添还原剂。
优选地，所述步骤(1)可在pH值为5.0至6.5的条件下进行，步骤(2)可在pH值为6.0至8.5的条件下进行。
优选地，在所述步骤(1)中，可使非肽聚合物与生理活性多肽进行反应，在步骤(2)中，可使步骤(1)的反应混合物与免疫球蛋白恒定区进行反应。
优选地，所述步骤(1)可使生理活性多肽与非肽聚合物按照1∶1至1∶20的摩尔比进行反应，步骤(2)可使步骤(1)的生成物与免疫球蛋白恒定区按照1∶0.5至1∶10的摩尔比进行反应。
更优选地，所述步骤(2)在盐为氯化钠的情况下，可按照低于3.0M的最终浓度添加而进行，在盐为乙酸钠的情况下，可按照低于2.5M的最终浓度添加而进行，在盐为硫酸钠的情况下，可按照低于0.7M的最终浓度添加而进行，在盐为磷酸钠的情况下，可按照低于0.8M的最终浓度添加而碱性，或在盐为氯化钾的情况下，可按照1.0M以下的最终浓度添加而进行。
优选地，所述非肽聚合物的反应基可分别键结到生理活性多肽及免疫球蛋白恒定区的N-末端胺基或Lys残基侧链的胺基。
优选地，所述非肽聚合物可选自由聚乙二醇、聚丙二醇、乙二醇与丙二醇的共聚物、聚乙氧化多元醇、聚乙烯醇、多糖、葡聚糖、聚乙烯基***、PLA(聚乳酸，polylacticacid)、PLGA(聚乳酸-乙醇酸，polylactic-glycolic acid)、脂质聚合物、壳多糖、透明质酸及它们的组合所构成的群组。
更优选地，所述非肽聚合物可为聚乙二醇。
优选地，所述非肽聚合物的分子量范围可为1至100kDa。
优选地，所述免疫球蛋白恒定区可被非糖基化。
优选地，所述免疫球蛋白恒定区可由选自由CH1、CH2、CH3及CH4区所构成的群组中的1个至4个区构成。
优选地，所述免疫球蛋白恒定区可进一步包含铰链区。
优选地，免疫球蛋白恒定区可选自由IgG、IgA、IgD、IgE、IgM、它们的组合(combination)及通过它们的混合(hybrid)而成的恒定区所构成的群组。
优选地，所述免疫球蛋白恒定区可选自由IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、它们的组合及它们的混合物的恒定区所构成的群组。
更优选地，所述免疫球蛋白恒定区可为IgG4Fc区。
进而优选地，所述免疫球蛋白恒定区可为非糖基化人IgG4Fc区。
优选地，所述生理活性多肽可选自由人生长激素、生长激素释放激素、生长激素释放肽、干扰素、干扰素受体、集落刺激因子、类胰高血糖素肽(GLP-1等)、胃泌酸调节素、G蛋白偶联受体(Gprotein-coupled receptor)、白细胞介素、白细胞介素受体、酶类、白细胞介素结合蛋白、细胞因子结合蛋白、巨噬细胞活化因子、巨噬细胞肽、B细胞因子、T细胞因子、蛋白质A、***反应抑制因子、细胞坏死糖蛋白、免疫毒素、淋巴毒素、肿瘤坏死因子、肿瘤抑制因子、转化生长因子、α-1抗胰蛋白酶、白蛋白、α-乳白蛋白、载脂蛋白E、促红细胞生成因子、高糖基化促红细胞生成因子、血管生成素、血红素、凝血酶、凝血酶受体活化肽、血栓调节素、血液因子VII、VIIa、VIII、IX与XIII、纤溶酶原活性因子、纤维蛋白肽、尿激酶、链球菌激酶、水蛭素、蛋白质C、C-反应蛋白、肾素抑制剂、胶原酶抑制剂、超氧化岐化酶、瘦蛋白、血小板衍生生长因子、上皮细胞生长因子、表皮细胞生长因子、血管抑制素、血管收缩素、骨生长因子、促骨生成蛋白、降血钙素、胰岛素、心钠素、软骨诱导因子、依降钙素、***活化因子、组织因子途径抑制剂、***、***、***释放激素、神经生长因子、甲状旁腺激素、松弛素、分泌素、生长调节素、类胰岛素生长因子、肾上腺皮质激素、胰高血糖素、胆囊收缩素、胰腺多肽、促胃泌素释放肽、促肾上腺皮质激素释放因子、促甲状腺刺激激素、自毒素、乳铁蛋白、肌肉抑制素、细胞表面抗原、来自病毒的疫苗抗原、单克隆抗体、多克隆抗体及抗体片段所构成的群组。
更优选地，所述生理活性多肽可为胰岛素。
优选地，步骤(1)是在pH值为5.0至6.5的条件下，使生理活性多肽与非肽聚合物按照1∶1至1∶20的摩尔比进行反应的步骤，步骤(2)是在存在盐且pH值为6.0至8.5的条件下，使所述步骤(1)的反应混合物与免疫球蛋白恒定区按照1∶0.5至1∶10的摩尔比进行反应的步骤，在所述盐为氯化钠的情况下，可按照低于3.0M的最终浓度添加，在为乙酸钠的情况下，可按照低于2.5M的最终浓度添加，在为硫酸钠的情况下，可按照低于0.7M的最终浓度添加，在为磷酸钠的情况下，可按照低于0.8M的最终浓度添加，或在为氯化钾的情况下，可按照1.0M以下的最终浓度添加。
[发明的效果]
根据本发明的制造方法，能够以高纯度与高产率制造生理活性多肽-非肽聚合物-免疫球蛋白恒定区复合物，利用其制造的生理活性多肽复合物的制造成本减少，因此可有效地利用于可提高产业性且提高患者用药依从性的生理活性多肽的长效制剂的开发中。
附图说明
图1是表示利用Source 15Q柱对实施例2及实施例3的偶联反应溶液进行纯化的曲线。可对不反应的免疫球蛋白Fc、长效胰岛素复合物(胰岛素-PEG-免疫球蛋白Fc片段复合物)及杂质的含量进行比较。
具体实施方式
作为达成所述目的的一个实施方式，本发明提供一种生理活性多肽-非肽聚合物-免疫球蛋白恒定区复合物的制造方法，其包含如下步骤：(1)使非肽聚合物与生理活性多肽或免疫球蛋白恒定区中的任一个进行反应的步骤；及(2)在存在盐的条件下，使所述步骤(1)的反应混合物与生理活性多肽或免疫球蛋白恒定区中的另一个进行反应的步骤。
所述步骤(1)是使生理活性多肽或免疫球蛋白恒定区结合到非肽聚合物的步骤，可采用为了使非肽聚合物与生理活性多肽或免疫球蛋白恒定区结合而使用的公知方法，例如可通过在0至25℃下反应1至16小时来达成目的。优选地，通过所述反应，一个非肽聚合物可通过反应基而共价键结到生理活性多肽或免疫球蛋白恒定区。此时，可根据参与所述反应的反应基种类，加添1至20mM的还原剂而进行。
所述非肽聚合物可通过其中包含的反应基，分别通过共价键而与生理活性多肽及免疫球蛋白恒定区连接。优选地，所述非肽聚合物的反应基可分别键结到生理活性多肽及免疫球蛋白恒定区的N-末端胺基或Lys残基侧链的胺基。此时，生理活性多肽及免疫球蛋白恒定区上的Lys残基的位点并不限制于特定位置。所述Lys残基并不限制于天然Lys，只要包含可与非肽聚合物的反应基连接的胺基，即能够以非限制的方式包含非天然氨基酸及Lys衍生物。
所述反应混合物有可包含作为反应生成物的非肽聚合物与生理活性多肽的结合体或非肽聚合物与免疫球蛋白恒定区的结合体、及/或不反应的反应混合物。因此，在步骤(1)后，还可包含从反应混合物中分离生理活性多肽-非肽聚合物的结合体或免疫球蛋白恒定区-非肽聚合物的结合体的步骤。
在本发明中，“非肽聚合物”是指结合两个以上的重复单元而成的生物相容性聚合物，所述重复单元通过除肽键以外的任意共价键彼此连接。可用于本发明的非肽聚合物可选自由如聚乙二醇、聚丙二醇、乙二醇与丙二醇的共聚物、聚乙氧化多元醇、聚乙烯醇、多糖、葡聚糖、聚乙烯基***、PLA(聚乳酸，polylactic acid)及PLGA(聚乳酸-乙醇酸，polylactic-glycolic acid)的生物降解高分子、脂质聚合物、壳多糖、透明质酸及它们的组合所构成的群组，优选为聚乙二醇(PEG)。在本技术领域内熟知的它们的衍生物及可在本技术领域的技术水平下容易地制造的衍生物也包含在本发明的范围内。
通过现有的框内融合(inframe fusion)方法制造的融合蛋白中所使用的肽连接子的缺点是易于在体内被蛋白酶裂解，无法获得预期的通过载体实现的活性药物的血液半衰期的增加效果。然而，在本发明中，可使用抗蛋白酶的聚合物而与载体相似地保持肽的血液半衰期。因此，可使用在本发明的非肽聚合物只要为可发挥如上所述的作用、即对体内蛋白酶具有抵抗性的聚合物，则可无限制地使用。非肽聚合物的分子量范围为1至100kDa，优选为1至20kDa。另外，与生理活性多肽结合的本发明的非肽聚合物不仅可使用一种聚合物，而且还可使用不同种类的聚合物的组合。
本发明中所使用的非肽聚合物具有可与免疫球蛋白Fc区及蛋白质药物结合的反应基。
优选地，所述非肽聚合物可与生理活性多肽的氨基酸残基侧链的胺基或巯基形成肽(peptide)键、半硫缩醛(hemithioacetal)键、亚胺(imine)键或硫代二氧吡咯烷基(thiodioxopyrrolidinyl)键。
作为所述非肽聚合物的末端反应基的非限制性的例，有丙醛基、丁醛基等醛衍生物、马来酰亚胺(maleimide)衍生物及琥珀酰亚胺(succinimide)衍生物等。所述琥珀酰亚胺衍生物可使用琥珀酰亚胺羧基甲酯、琥珀酰亚胺戊酸酯、琥珀酰亚胺丁酸甲酯、琥珀酰亚胺丙酸甲酯、琥珀酰亚胺丁酸酯、琥珀酰亚胺丙酸酯、羟基琥珀酰亚胺或琥珀酰亚胺碳酸酯，但并不限制于此，可无限制地使用可选择性地与免疫球蛋白Fc区及生理活性多肽的氨基酸残基的胺基或巯基形成共价键的反应基。
所述非肽聚合物的末端反应基可彼此相同或不同。例如，可在一侧末端具有琥珀酰亚胺基，在另一侧末端具有丙醛基或丁醛基等醛衍生物。将在两侧末端具有羟基反应基的聚乙二醇用作非肽聚合物的情况下，可通过公知的化学反应将所述羟基活化成所述各种反应基，或使用具有经变形的反应基的可在市场上购得的聚乙二醇制造本发明的蛋白复合物。
优选地，非肽聚合物可在两个末端上具有作为反应基的丙醛基。
以往为了制造蛋白质长效制剂而结合PEG，这种情况具有增加蛋白质稳定性的优点，但存在PEG的分子量越增加则与蛋白质的反应性越降低而产率减少的问题。由于产率与制造成本及产业性紧密相关，所以增加产率非常重要。包含醛反应基的PEG可键结到多肽的N-末端胺基或Lys残基R群组的胺基，聚乙二醇化(PEGylation)反应产率会通过调节PEG与蛋白质的摩尔比、反应溶液的浓度、反应时间、pH值、温度等而发生变化。
然而，在将具有两个以上的反应基的PEG等非肽聚合物用作不同的多肽间的连接子的情况下，经过两次以上的反应步骤而在整体上呈较低的产率。特别是，可观察到二次反应步骤(使连接有具有两个以上的反应基的非肽聚合物的生理活性多肽或免疫球蛋白恒定区分别与免疫球蛋白恒定区或生理活性多肽进行反应的步骤，以下称为“偶联反应”)的产率明显低于使具有两个以上的反应基的非肽聚合物与生理活性多肽或免疫球蛋白恒定区进行反应的一次反应步骤。
本发明人发现了偶联反应中的盐的添加与反应产率的关联性，并确认到因使用盐而偶联反应产率提高。
在本发明中，盐作为相同数量(考虑电价)的阴离子与阳离子电偶联而具有中性净电荷的离子物质，是指在水溶液中分别被解离为阳离子与阴离子的化合物，根据本发明的目的，可使盐包含在反应溶液中，以便可使非肽聚合物与生理活性多肽的结合体或非肽聚合物与免疫球蛋白恒定区的结合体分别与免疫球蛋白恒定区或生理活性多肽共价键结。通常，形成盐的阳离子可以为铵(NH4 +)、钙(Ca2+)、铁(Fe2+或Fe3+)、镁(Mg2+)、钾(K+)、吡啶(C5H5NH+)、四级铵(NR4 +)或钠(Na+)，阴离子可为乙酸盐(CH3COO-)、碳酸盐(CO3 2-)、氯盐(Cl-)、柠檬酸盐(HOC(COO-)(CH2COO-)2)、氰盐(CN-)、硝酸盐(NO3 -)、亚硝酸盐(NO2 -)、磷酸盐(PO4 3-)或硫酸盐(SO4 2-)。所述盐可由所述阳离子与阴离子的组合形成。所述盐可使用本技术领域内通常使用的所有盐，且并不限制于此，但优选为氯化钠(sodium chloride)、乙酸钠(sodium acetate)、硫酸钠(sodium sulfate)、磷酸钠(sodium phosphate)、碳酸钠(sodium carbonate)、***(sodium cyanide)、柠檬酸钠(sodium citrate)、硝酸钠(sodium nitrate)、氯化钾(potassium chloride)、乙酸钾(potassium acetate)、硫酸钾(potassium sulfate)、磷酸钾(potassium phosphate)、碳酸钾(potassium carbonate)、***(potassium cyanide)、柠檬酸钾(potassium citrate)、硝酸钾(potassiumnitrate)、氯化镁(magnesium chloride)、乙酸镁(magnesium acetate)、硫酸镁(magnesium sulfate)、磷酸镁(magnesium phosphate)、碳酸镁(magnesium carbonate)、氰化镁(magnesium cyanide)、柠檬酸镁(magnesium citrate)、硝酸镁(magnesiumnitrate)、氯化铵(ammonium chloride)、乙酸铵(ammonium acetate)、硫酸铵(ammoniumsulfate)、磷酸铵(ammonium phosphate)、碳酸铵(ammonium carbonate)、氰化铵(ammonium cyanide)、柠檬酸铵(ammonium citrate)、硝酸铵(ammonium nitrate)、氯化钙(calcium chloride)、乙酸钙(calcium acetate)、硫酸钙(calcium sulfate)、磷酸钙(calcium phosphate)、碳酸钙(calcium carbonate)、氰化钙(calcium cyanide)、柠檬酸钙(calcium citrate)或硝酸钙(calcium nitrate)。更优选为氯化钠、乙酸钠、硫酸钠、磷酸钠或氯化钾。所述盐可根据生理活性多肽的种类与反应溶剂而自由地选择恰当的盐。
可使所述盐包含在反应溶液中，以使通过一个反应基连接有生理活性多肽或免疫球蛋白恒定区的非肽聚合物通过另一个反应基而分别有效地与免疫球蛋白恒定区或生理活性多肽连接。为了提高非肽聚合物的结合反应产率而添加的盐的最终浓度可按照较高的浓度、例如按照低于3.0M的浓度添加。可由本领域技术人员通过反复试验而决定盐浓度的下限值，如果以示例为目的提示适当的盐的浓度范围，则在进行偶联反应时，可按照0.1至3M的最终浓度添加，更具体地，可按照0.3至2.5M的最终浓度添加。
优选地，在所述盐为氯化钠的情况下，可按照低于3.0M的最终浓度添加，在为乙酸钠的情况下，可按照低于2.5M的最终浓度添加，在为硫酸钠的情况下，可按照低于0.7M的最终浓度添加，在为磷酸钠的情况下，可按照低于0.8M的最终浓度添加，或在为氯化钾的情况下，可按照1.0M以下的最终浓度添加。在根据盐的种类而超过所述浓度的情况下，产率虽增加，但可能会发生凝结，因此欠佳。即便发生凝结仍可制造复合物，但可能会给工序带来困难，因此为了制程的容易度，优选为以不会引起过度凝结的浓度、即以不会发生凝结或即便发生凝结也仅按照微量形成的等级的浓度添加盐。例如，即便因添加盐而在结合反应中发生凝结，如果整个制造制程的产率仍高于添加盐之前的产率，则只要这种程度的凝结不会对分离及/或纯化带来严重问题即可容许。
在本发明的具体实施例中，为了提高制造连接有胰岛素、包含作为反应基的两个醛的PEG连接子及免疫球蛋白恒定区的复合物时的产率，在各种条件下使用盐而进行反应，确认到通过在偶联反应中使用盐而产率提高(表1)。另外，本发明人确认到如下情况：通过抑制因副反应产生的杂质、例如抑制一个免疫球蛋白恒定区上的两个N末端分别结合到其他两个胰岛素-PEG结合体而可能形成的多聚物的生成，提高因添加这种盐引起的偶联反应产率(图1)。
在本发明中，优选为偶联反应、即所述步骤(2)的反应可进行4至18小时。另外，所述偶联反应可在0至25℃下进行。然而，并不限制于所述反应条件。
在本发明中，在非肽聚合物包含一个以上的醛衍生物作为反应基的情况下，反应混合物可按照1至100mM的最终浓度加添还原剂。
在本发明中，还原剂是指通过还原作为非肽聚合物的反应基的醛与多肽(生理活性多肽、免疫球蛋白恒定区)的胺基结合生成的可逆亚胺双键而可生成共价键的本技术领域内所熟知的所有还原剂，根据本发明的目的，可使所述还原剂包含在反应溶液中，以便可使非肽聚合物与生理活性多肽或免疫球蛋白恒定区共价键结。所述还原剂可使用本技术领域内通常使用的所有还原剂，且并不限制于此，但优选为氰基硼氢化钠(Sodiumcyanoborohydride)、硼烷吡啶络合物(Borane pyridine complex)、硼氢化钠(Sodiumborohydride)、二甲胺基甲硼烷络合物(Borane dimethylamine complex)、三甲胺基硼烷络合物(Borane trimethylamine complex)或三乙酰氧基硼氢化钠络合物(Sodiumtriacetoxyborohydride)。所述还原剂可根据生理活性多肽或免疫球蛋白恒定区的种类与反应溶剂而自由地选择恰当的还原剂。
所述还原剂是为了实现生理活性多肽或免疫球蛋白恒定区与非肽聚合物间的连接而包含在反应溶液中，在进行生理活性多肽与非肽聚合物、或免疫球蛋白恒定区与非肽聚合物间的连接反应(步骤(1)的反应)时，可按照1～20mM添加，在进行偶联反应(步骤(2)的反应)时，可按照1～100mM添加。
优选地，步骤(1)可在pH值为5.0至6.5的条件下进行，步骤(2)可在pH值为6.0至8.5的条件下进行。另外，可分别在使用柠檬酸钠及磷酸钾或HEPES而将离子强度调节成20至500mM的条件下进行，但并不限制于此。
在本发明的具体实施例中，将在两个末端分别包含作为反应基的丙醛的PEG用作非肽聚合物并使其与作为生理活性多肽的胰岛素进行反应而制造PEG-胰岛素结合体，之后在存在盐的条件下，与免疫球蛋白恒定区进行偶联反应而制造胰岛素-PEG-免疫球蛋白恒定区复合物。
如上所述，通过非肽聚合物的反应基与生理活性多肽或免疫球蛋白恒定区的N末端胺基、或包含在构成它们的氨基酸残基侧链上的胺基或巯基实现与所述非肽聚合物的结合。另一方面，由于免疫球蛋白恒定区具有两个N末端，因此一个免疫球蛋白恒定区可通过同一非肽聚合物分子上的两个反应基结合，或分别结合到彼此不同的两个非肽聚合物分子上的反应基。然而，根据本发明的制造方法生成的复合物优选为生理活性多肽、非肽聚合物及免疫球蛋白恒定区的各自的1个分子彼此结合而成的形态，即在1个非肽聚合物的两个末端分别结合生理活性多肽的1个分子及免疫球蛋白恒定区的1个分子而成的形态。相反地，在1个免疫球蛋白恒定区通过同一非肽聚合物分子上的两个反应基结合的情况下，非肽聚合物的两个末端的反应基均与免疫球蛋白恒定区结合而可能无法与生理活性多肽进行偶联反应，在分别结合到彼此不同的两个非肽聚合物分子上的反应基的情况下，可能会形成类似二聚物形态的多聚物。
因此，在本发明的一个实施形态中，可在步骤(1)中使非肽聚合物与生理活性多肽进行反应，在步骤(2)中使步骤(1)的反应混合物与免疫球蛋白恒定区进行反应。如果先使非肽聚合物与生理活性多肽进行反应而形成生理活性多肽-非肽聚合物的结合体后，再与免疫球蛋白恒定区进行偶联反应，则可预防如下情况：先使免疫球蛋白恒定区与非肽聚合物进行反应时可能出现的现象、即形成一个免疫球蛋白恒定区与一个非肽聚合物的两个末端的反应基均结合的形态的结合体。
在所述实施形态的一个具体例中，优选为步骤(1)按照1∶1至1∶20的摩尔比使生理活性多肽与非肽聚合物进行反应，步骤(2)按照1∶0.5至1∶10的摩尔比使作为步骤(1)的生成物的生理活性多肽与非肽聚合物的结合体与免疫球蛋白恒定区进行反应，但并不限制于此。
更具体地，所述步骤(2)在盐为氯化钠的情况下，可按照低于3.0M的最终浓度添加而进行，在盐为乙酸钠的情况下，可按照低于2.5M的最终浓度添加而进行，在盐为硫酸钠的情况下，可按照低于0.7M的最终浓度添加而碱性，在盐为磷酸钠的情况下，可按照低于0.8M的最终浓度添加而进行，或在盐为氯化钾的情况下，可按照1.0M以下的最终浓度添加而进行。然而，并不限制于所述盐的种类及浓度，只要不会在反应混合物中以阻碍制程的程度发生过度的凝结，则可按照不同浓度添加各种盐，可使用发生与在不添加盐时可容许的凝结程度对应的浓度的盐。
更具体地，步骤(1)是在pH值为5.0至6.5的条件下，使生理活性多肽与非肽聚合物按照1∶1至1∶20的摩尔比进行反应的步骤，步骤(2)是在存在盐且pH值为6.0至8.5的条件下，使所述步骤(1)的反应混合物与免疫球蛋白恒定区按照1∶0.5至1∶10的摩尔比进行反应的步骤，在所述盐为氯化钠的情况下，可按照低于3.0M的最终浓度添加，在为乙酸钠的情况下，可按照低于2.5M的最终浓度添加，在为硫酸钠的情况下，可按照低于0.7M的最终浓度添加，在为磷酸钠的情况下，可按照低于0.8M的最终浓度添加，或在为氯化钾的情况下，可按照1.0M以下的最终浓度添加。
所述步骤(1)是为了制造生理活性多肽-非肽聚合物的结合体而进行的反应，此后可进一步进行将所述生成物纯化的步骤。所述步骤(2)是为了使作为步骤(1)的生成物的生理活性多肽-非肽聚合物的结合体与免疫球蛋白恒定区进行反应而制造生理活性多肽-非肽聚合物-免疫球蛋白恒定区的复合物的反应，可按照以上方式调节反应条件及反应物的摩尔而以经提高的产率制造复合物。
在本发明中，“生理活性多肽”是生物体中具有某种生理功能的多肽的总称，具有拥有多肽结构的共同点，且具有各种生理活性。所述生理活性多肽发挥调整基因表达及生理功能，当因在体内参与功能调节的物质缺乏或过度分泌而呈现不正常的病态时进行纠正的作用，可包含通常的蛋白治疗剂。
生理活性多肽可选自由人生长激素、生长激素释放激素、生长激素释放肽、干扰素、干扰素受体、集落刺激因子、类胰高血糖素肽(GLP-1等)、胃泌酸调节素、G蛋白偶联受体(Gprotein-coupled receptor)、白细胞介素、白细胞介素受体、酶类、白细胞介素结合蛋白、细胞因子结合蛋白、巨噬细胞活化因子、巨噬细胞肽、B细胞因子、T细胞因子、蛋白质A、***反应抑制因子、细胞坏死糖蛋白、免疫毒素、淋巴毒素、肿瘤坏死因子、肿瘤抑制因子、转化生长因子、α-1抗胰蛋白酶、白蛋白、α-乳白蛋白、载脂蛋白E、促红细胞生成因子、高糖基化促红细胞生成因子、血管生成素、血红素、凝血酶、凝血酶受体活化肽、血栓调节素、血液因子VII、VIIa、VIII、IX与XIII、纤溶酶原活性因子、纤维蛋白肽、尿激酶、链球菌激酶、水蛭素、蛋白质C、C-反应蛋白、肾素抑制剂、胶原酶抑制剂、超氧化岐化酶、瘦蛋白、血小板衍生生长因子、上皮细胞生长因子、表皮细胞生长因子、血管抑制素、血管收缩素、骨生长因子、促骨生成蛋白、降血钙素、胰岛素、心钠素、软骨诱导因子、依降钙素、***活化因子、组织因子途径抑制剂、***、***、***释放激素、神经生长因子、甲状旁腺激素、松弛素、分泌素、生长调节素、类胰岛素生长因子、肾上腺皮质激素、胰高血糖素、胆囊收缩素、胰腺多肽、促胃泌素释放肽、促肾上腺皮质激素释放因子、促甲状腺刺激激素、自毒素、乳铁蛋白、肌肉抑制素、细胞表面抗原、来自病毒的疫苗抗原、单克隆抗体、多克隆抗体及抗体片段所构成的群组。优选地，所述生理活性多肽可为胰岛素，但并不限制于此。
在本发明的实施例中所使用的胰岛素是一种生理活性肽，具有如下功能：当体内的血糖较高时从胰腺分泌，在肝脏、肌肉、脂肪组织中吸收糖而储存为糖原，抑制分解脂肪而用作能量源来调节血糖。从结构来讲，胰岛素包含α链与β链。所述胰岛素α链及胰岛素β链的术语可与胰岛素A链及胰岛素B链混用。这种肽包含胰岛素激动剂(agonist)、前体(precursors)、衍生物(derivatives)、片段(fragments)、变体(variants)等，优选为天然胰岛素、速效胰岛素、长效胰岛素等。
天然胰岛素是一种从胰腺分泌的激素，通常发挥促进细胞内葡萄糖的摄取，抑制脂肪分解而调节体内血糖的作用。胰岛素是从不具有血糖调节功能的胰岛素原(Proinsulin)前体形态经过而成为具有血糖调节功能的胰岛素。胰岛素的氨基酸序列如下：
-α链：
Gly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Ser-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-Asn(序列号1)
-β链：
Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Tyr-Leu-Val-Cys-Gly-Glu-Arg-Gly-Phe-Phe-Tyr-Thr-Pro-Lys-Thr(序列号2)
胰岛素激动剂是指与胰岛素结构无关地结合到体内胰岛素受体而表现出与胰岛素相同的生物活性的物质。
胰岛素衍生物在与天然胰岛素进行比较时，至少80％的氨基酸序列呈现出同源性，可呈氨基酸残基的一部分基团被化学取代(例如，alpha-methylation(α-甲基化)、alpha-hydroxylation(α-羟基化))、缺失(例如，deamination(脱氨))或修饰(例如，N-methylation(N-甲基化)、glycosylation(糖基化)、fatty acid(脂肪酸))的形态，且是指保留在体内调节血糖的功能的肽。
胰岛素片段是指在胰岛素的氨基末端或羧基末端添加或删除一个或一个以上的氨基酸的形态，所添加的氨基酸可为非天然氨基酸(例如，D型氨基酸)，这种胰岛素片段保留在体内调节血糖的功能。
胰岛素变体是一个以上的氨基酸序列不同于胰岛素的肽，且是指保留在体内调节血糖的功能的肽。
另外，分别用于胰岛素激动剂、衍生物、片段及变体的制造方法可独立使用，也可组合使用。例如，本发明的胰岛素肽还包含如下的肽：一个以上的氨基酸序列不同于天然胰岛素，N-末端氨基酸残基被脱氨化(deamination)，且保留在体内调节血糖的功能。
在本发明中，“免疫球蛋白恒定区”可指包含除免疫球蛋白的重链与轻链可变区、重链恒定区1(CH1)及轻链恒定区(CL)以外的免疫球蛋白的重链恒定区2(CH2)及重链恒定区3(CH3)(或包含重链恒定区4(CH4))部分的Fc片段，在重链恒定区还包含铰链区(hinge)。另外，只要具有与天然免疫球蛋白恒定区实质上相同或经提高的效果，则本发明的免疫球蛋白恒定区可为仅除免疫球蛋白的重链与轻链可变区以外，包含一部分或全部重链恒定区1(CH1)及/或轻链恒定区(CL)的扩展的免疫球蛋白恒定区。另外，还可为去除与CH2及/或CH3对应的非常长的一部分氨基酸序列所得的区域。即，本发明的免疫球蛋白恒定区可为(1)CH1区、CH2区、CH3区及CH4区；(2)CH1区及CH2区；(3)CH1区及CH3区；(4)CH2区及CH3区；(5)一个或两个以上的恒定区的区与免疫球蛋白铰链区(或铰链区的一部分)的组合；(6)重链恒定区的各个区与轻链恒定区的二聚物。
免疫球蛋白Fc片段等恒定区是在体内代谢的生物降解多肽，因此可放心地用作药物载体。另外，免疫球蛋白Fc片段的分子量相对少于免疫球蛋白整体分子，因此不仅在复合物的制造、纯化及产率方面有利，而且缺少因各个抗体的氨基酸序列不同而表现出较高的非同质性的Fab部分，因此还可期待不仅物质的同质性大幅提高，而且诱发在血液中的抗原性的可能性也变低的效果。
另一方面，免疫球蛋白恒定区可源自人或牛、山羊、猪、小鼠、兔、仓鼠、大鼠、豚鼠等动物，优选为源自人的免疫球蛋白恒定区。另外，免疫球蛋白恒定区可选自由源自IgG、IgA、IgD、IgE、IgM的免疫球蛋白恒定区或它们的组合、或通过它们的混合(hybrid)而成的恒定区所构成的群组。优选为源自人的血液中最为丰富的IgG或IgM的免疫球蛋白恒定区，最优选可为源自公知为提高蛋白质配体结合的半衰期的IgG的免疫球蛋白恒定区。
在本发明中，“组合(combination)”是指在形成二聚物或多聚物时，对来源相同的单链免疫球蛋白恒定区(优选为Fc区)进行编码的多肽与来源不同的单链多肽形成结合。即，可由选自由IgG Fc、IgA Fc、IgM Fc、IgD Fc及IgE的Fc片段所构成的群组中的两个以上片段制造二聚物或多聚物。
在本发明中，“混合(hybrid)”是表示在单链免疫球蛋白恒定区(优选为Fc区)内存在两个以上的与来源不同的免疫球蛋白恒定区对应的序列的术语。本发明中，可进行多种形态的混合。例如，可进行由选自由IgG Fc、IgM Fc、IgA Fc、IgE Fc及IgD Fc的CH1、CH2、CH3与CH4所构成的群组中的1个至4个区构成的区的混合，且可包含铰链区。
IgG还可分为IgG1、IgG2、IgG3及IgG4等亚类，在本发明中，也可实现它们的组合或它们的混合。优选为IgG2及IgG4亚类，最优选可为几乎没有如补体依赖性细胞毒性(CDC，Complement dependent cytotoxicity)的效应功能(effector function)的IgG4的Fc区。
另外，免疫球蛋白恒定区可为天然糖链、比天然糖链增加的糖链、比天然糖链减少的糖链或去除糖链的形态。可使用化学方法、酶法及使用微生物的基因工程法等通常的方法，增减或去除这种免疫球蛋白恒定区的糖链。其中，在免疫球蛋白恒定区去除糖链所得的免疫球蛋白恒定区的补体(c1q)结合力明显下降，并且抗体依赖性细胞毒性或补体依赖性细胞毒性下降或被消除，因此不会在体内引起多余的免疫应答。由此可知，去除糖链或经非糖基化的免疫球蛋白恒定区为更符合作为药物载体的原本的目的的形态。因此，进而优选为可使用源自人类的IgG4的经非糖基化Fc区。源自人类的Fc区优选于源自非人类的Fc区，所述源自非人类的Fc区在人体内作为抗原发挥作用而可引起生成与此对应的新抗体等欠佳的免疫反应。
另外，本发明的免疫球蛋白恒定区不仅包含天然氨基酸序列，而且包含所述天然氨基酸序列的序列衍生物(mutant)。氨基酸序列衍生物是指天然氨基酸序列中的一个以上的氨基酸残基通过缺失、***、非保守或保守替换、或它们的组合而具有不同的序列。例如，在IgG Fc的情况下，已知为对结合而言非常重要的214至238、297至299、318至322或327至331号氨基酸残基可为了变形而用作适当的位点。另外，可使用如下等各种序列衍生物：去除可形成二硫键的位点而成的序列衍生物；从天然Fc去除N末端的若干个氨基酸而成的序列衍生物；或向天然Fc的N-末端加成蛋氨酸残基而成的序列衍生物。另外，为了去除效应功能，可去除补体结合位点、例如C1q结合位点，也可去除ADCC位点。国际专利公开第97/34631号、国际专利公开第96/32478号等中揭示了制造这种免疫球蛋白恒定区的序列衍生物的技术。
在本技术领域内已知蛋白质或肽中的不改变整体分子活性的氨基酸置换(H.Neurath,R.L.Hill,The Proteins,Academic Press,New York,1979)。最常见的置换是氨基酸残基Ala/Ser、Val/Ile、Asp/Glu、Thr/Ser、Ala/Gly、Ala/Thr、Ser/Asn、Ala/Val、Ser/Gly、Thr/Phe、Ala/Pro、Lys/Arg、Asp/Asn、Leu/Ile、Leu/Val、Ala/Glu与Asp/Gly间的置换。根据情况，还可通过磷酸化(phosphorylation)、硫酸化(sulfation)、丙烯酰化(acrylation)、糖基化(glycosylation)、甲基化(methylation)、法尼基化(farnesylation)、乙酰化(acetylation)、酰胺化(amidation)等进行修饰(modification)。
如上所述的免疫球蛋白恒定区衍生物可为如下衍生物：表现出与本发明的免疫球蛋白恒定区相同的生物活性，但提高免疫球蛋白恒定区对热、pH值等的结构稳定性。另外，这种免疫球蛋白恒定区可从分离自人及牛、山羊、猪、小鼠、兔、仓鼠、大鼠、豚鼠等动物活体的天然免疫球蛋白恒定区获得，也可为从经转化的动物细胞或微生物获得的重组免疫球蛋白恒定区或其衍生物。其中，从天然免疫球蛋白恒定区获得的方法可在从人或动物活体分离整个免疫球蛋白后，进行蛋白酶处理而获得免疫球蛋白恒定区。在进行木瓜蛋白酶处理的情况下，裂解成Fab及Fc，在进行胃蛋白酶处理的情况下，裂解成pF'c及F(ab)2。可利用体积排阻色谱(size-exclusion chromatography)等分离Fc或pF'c。
优选为从微生物中获得源自人的免疫球蛋白恒定区的重组免疫球蛋白恒定区。
以下，根据下述实施例，进一步详细地对本发明进行说明。然而，下述实施例仅用以例示本发明，本发明的范围并不限定于这些实施例。
实施例1：胰岛素的聚乙二醇化(PEGylation)反应及单修饰聚乙二醇化胰岛素的纯化
将胰岛素粉末溶解于10mM的HCl后，为了将3.4K的propion-ALD2PEG(在两个末端分别具有一个丙醛基的PEG，韩国IDB公司)聚乙二醇化到胰岛素β链的N-末端，将胰岛素∶PEG的摩尔比设为1∶4、将胰岛素浓度设为5mg/ml而在4℃下反应2小时。此时，在pH值为6.0的50mM的柠檬酸钠(Sodium Citrate)、45％异丙醇中进行反应，且添加浓度为3.0mM的氰基硼氢化钠还原剂进行反应。使用包含柠檬酸钠(pH3.0)与45％EtOH的缓冲液、及利用KCI浓度梯度的SP-HP(GE Healthcare)柱对反应液进行纯化。
实施例2：利用未添加盐的偶联反应制造复合物
为了制造胰岛素-PEG-免疫球蛋白Fc片段复合物，将利用实施例1的方法获得的单修饰聚乙二醇化(mono-PEGylated)胰岛素与免疫球蛋白Fc片段的摩尔比设为1∶1.2且将总蛋白浓度设为20mg/ml而在25℃下反应13小时。此时，反应液包含100mM的HEPES、22mM的磷酸钾(Potassium phosphate)、10％乙醇且pH值为8.2，作为还原剂添加20mM的氰基硼氢化钠。
反应结束后，对Source 15Q(GE Healthcare)柱利用Tris-HCl(pH7.5)缓冲液及NaCl浓度梯度而纯化反应液，分离出不反应的胰岛素、不反应的免疫球蛋白Fc片段、胰岛素-PEG-免疫球蛋白Fc片段复合物、结合两个以上的单修饰聚乙二醇化胰岛素(胰岛素-PEG)的免疫球蛋白Fc片段复合物。此时，在曲线上确认杂质含量(图1)。
此后，将Source 15ISO(GE Healthcare)用作二次柱，去除残留的免疫球蛋白Fc及多次偶联的胰岛素复合物而获得胰岛素-PEG-免疫球蛋白Fc复合物。此时，使用包含Tris-HCl(pH7.5)的硫酸铵(Ammonium sulfate)的浓度梯度进行洗脱。使用RP-HPLC、IE-HPLC，对经洗脱的胰岛素-PEG-免疫球蛋白Fc复合物进行分析。
实施例3：通过添加氯化钠实现的偶联反应产率的提高
为了观察添加氯化钠对偶联反应产率产生的影响，将利用实施例1的方式获得的单修饰聚乙二醇化胰岛素与免疫球蛋白Fc片段的摩尔比设为1∶1.2且将总蛋白浓度设为20mg/ml而在25℃下反应13小时。此时，反应液包含100mM的HEPES、22mM的磷酸钾、10％乙醇且pH值为8.2，且以最终浓度成为0.5至3.0M的方式添加氯化钠。另外，作为还原剂添加20mM的氰基硼氢化钠。
与实施例2相同地对反应溶液进行纯化及分析。确认到在偶联反应溶液中添加氯化钠的情况下，偶联反应产率比未添加时增加，这种效果在按照最终浓度2.0M添加氯化钠时最为明显(表1)。此时，观察Source 15Q曲线，结果确认到产率增加的同时，因副反应产生的杂质相应的减少(图1)。另外，确认到在添加2.0M的氯化钠进行偶联反应的情况下，能够以纯度为95％以上的高纯度制造胰岛素-PEG-免疫球蛋白Fc复合物(表2)。另一方面，在以最终浓度3.0M添加氯化钠的情况下，开始出现凝结。
实施例4：通过添加乙酸钠实现的偶联反应产率的提高
为了观察添加乙酸钠对偶联反应产率产生的影响，将利用实施例1的方法获得的单修饰聚乙二醇化胰岛素与免疫球蛋白Fc片段的摩尔比设为1∶1.2且将总蛋白浓度设为20mg/ml而在25℃下反应13小时。此时，反应液包含100mM的HEPES、22mM的磷酸钾、10％乙醇且pH值为8.2，且以最终浓度1.5至3.0M添加乙酸钠。另外，作为还原剂添加20mM的氰基硼氢化钠。
与实施例2相同地对反应溶液进行纯化及分析。确认到在偶联反应溶液中添加乙酸钠的情况下，偶联反应产率比未添加时增加，这种效果在以最终浓度1.5M添加乙酸钠时最为明显(表1)。另外，确认到在添加1.5M的乙酸钠进行偶联反应的情况下，能够以纯度为95％以上的高纯度制造胰岛素-PEG-免疫球蛋白Fc复合物(表2)。另一方面，在以最终浓度2.5M添加乙酸钠的情况下，因凝结而难以算出产率。
实施例5：通过添加硫酸钠实现的偶联反应产率的提高
为了观察添加硫酸钠对偶联反应产率产生的影响，将利用实施例1的方法获得的单修饰聚乙二醇化胰岛素与免疫球蛋白Fc片段的摩尔比设为1∶1.2且将总蛋白浓度设为20mg/ml而在25℃下反应13小时。此时，反应液包含100mM的HEPES、22mM的磷酸钾、10％乙醇且pH值为8.2，且以最终浓度0.4至0.7M添加硫酸钠。另外，作为还原剂添加20mM的氰基硼氢化钠。
与实施例2相同地对反应溶液进行纯化及分析。确认到在偶联反应溶液中添加硫酸钠的情况下，偶联反应产率比未添加时增加，这种效果在以最终浓度0.4M添加硫酸钠时最为明显(表1)。另一方面，以最终浓度0.5M添加硫酸钠的情况下，开始出现凝结，在以0.7M以上添加时，因凝结而难以算出产率。
实施例6：通过添加磷酸钠实现的偶联反应产率的提高
为了观察添加磷酸钠对偶联反应产率产生的影响，将利用实施例1的方法获得的单修饰聚乙二醇化胰岛素与免疫球蛋白Fc片段的摩尔比设为1∶1.2且将总蛋白浓度设为20mg/ml而在25℃下反应13小时。此时，反应液包含100mM的HEPES、22mM的磷酸钾、10％乙醇且pH值为8.2，且以最终浓度0.4至0.8M添加磷酸钠。另外，作为还原剂添加20mM的氰基硼氢化钠。
与实施例2相同地对反应溶液进行纯化及分析。确认到在偶联反应溶液中添加磷酸钠的情况下，偶联反应产率比未添加时增加，这种效果在以最终浓度0.4M添加磷酸钠时最为明显(表1)。另一方面，在以最终浓度0.6M添加磷酸钠的情况下，开始出现凝结，在以最终浓度0.8M添加的情况下，因凝结而难以算出产率。
实施例7：通过添加氯化钾实现的偶联反应产率的提高
为了观察添加氯化钾对偶联反应产率产生的影响，将利用实施例1的方法获得的单修饰聚乙二醇化胰岛素与免疫球蛋白Fc片段的摩尔比设为1∶1.2且将总蛋白浓度设为20mg/ml而在25℃下反应13小时。此时，反应液包含100mM的HEPES、22mM的磷酸钾、10％乙醇且pH值为8.2，且以最终浓度0.5至1.0M添加氯化钾。另外，作为还原剂添加20mM的氰基硼氢化钠。
与实施例2相同地对反应溶液进行纯化及分析。确认到在偶联反应溶液中添加氯化钾的情况下，偶联反应产率比未添加时增加，这种效果在以最终浓度1.0M添加磷酸钠时最为明显(表1)。
下述表1表示在制造包含胰岛素与免疫球蛋白Fc片段的复合物时，与偶联反应中的盐的种类与浓度对应的偶联反应产率及总产率。
表1
-：未生成、+：微量生成、++：少量生成、+++：过量生成、++++：全部沉淀
如所述表1所示，虽然因盐的种类及浓度而异，但与未添加的对照组相比，盐添加组的偶联反应产率从32.3％增加到35.2％至43.5％，总产率从16.2％增加到17.6％至21.8％。将其换算为对于未添加对照组的产率的变化率，确认到偶联反应产率及总产率的增加率分别高至9至35％。
下述表2表示在制造包含胰岛素与免疫球蛋白Fc片段的复合物时，向偶联反应溶液添加2.0M的氯化钠或1.5M的乙酸钠所制造的最终复合物的纯度。利用体积排阻色谱(size exclusion chromatography，以下称为SE)及离子交换色谱(ion exchangechromatography，以下称为IE)进行HPLC分析法而双重确认纯度。
表2
盐 复合物的HPLC纯度分析结果
2.0M氯化钠 SE 98.1％、IE 98.5％
1.5M乙酸钠 SE 96.2％、IE 96.9％

Claims (21)

1.一种胰岛素-非肽聚合物-免疫球蛋白恒定区复合物的制造方法，其包括如下步骤：
(1)使非肽聚合物与胰岛素或免疫球蛋白恒定区中的任一个进行反应的步骤；及
(2)在存在盐的条件下，使所述步骤(1)的反应混合物与胰岛素或免疫球蛋白恒定区中的另一个进行反应的步骤，
其中所述非肽聚合物其两端具有醛反应基，并且在步骤(2)中所述非肽聚合物的醛反应基键结到胰岛素及免疫球蛋白恒定区的N-末端胺基或Lys残基侧链的胺基；
所述非肽聚合物是聚乙二醇；
所述盐选自由氯化钠、乙酸钠、硫酸钠、磷酸钠和氯化钾所构成的群组；并且
所述盐按照0.3至3.0M的最终浓度添加。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中非肽聚合物通过所述两端的反应基而分别通过共价键与胰岛素及免疫球蛋白恒定区连接。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其在所述步骤(1)后，还包括从反应混合物中分离胰岛素-非肽聚合物结合体或免疫球蛋白恒定区-非肽聚合物结合体的步骤。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述盐按照0.3至2.5M的最终浓度添加。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其中在所述盐为氯化钠的情况下，按照低于3.0M的最终浓度添加，在为乙酸钠的情况下，按照低于2.5M的最终浓度添加，在为硫酸钠的情况下，按照低于0.7M的最终浓度添加，在为磷酸钠的情况下，按照低于0.8M的最终浓度添加，或在为氯化钾的情况下，按照1.0M以下的最终浓度添加。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述步骤(2)的反应时间为4至18小时。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述步骤(2)的反应温度为0至25℃。
8.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述反应混合物进一步包含1至100mM的最终浓度的还原剂。
9.根据权利要求1所述的制造方法，其中步骤(1)是在pH值为5.0至6.5的条件下进行，步骤(2)是在pH值为6.0至8.5的条件下进行。
10.根据权利要求1所述的制造方法，其中在所述步骤(1)中，使非肽聚合物与胰岛素进行反应，在步骤(2)中，使步骤(1)的反应混合物与免疫球蛋白恒定区进行反应。
11.根据权利要求10所述的制造方法，其中所述步骤(1)使胰岛素与非肽聚合物按照1∶1至1∶20的摩尔比进行反应，
步骤(2)使步骤(1)的生成物与免疫球蛋白恒定区按照1∶0.5至1∶10的摩尔比进行反应。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其中步骤(2)在盐为氯化钠的情况下，按照低于3.0M的最终浓度添加而进行，在盐为乙酸钠的情况下，按照低于2.5M的最终浓度添加而进行，在盐为硫酸钠的情况下，按照低于0.7M的最终浓度添加而进行，在盐为磷酸钠的情况下，按照低于0.8M的最终浓度添加而进行，或在盐为氯化钾的情况下，按照1.0M以下的最终浓度添加而进行。
13.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述非肽聚合物的分子量范围是1至100kDa。
14.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述免疫球蛋白恒定区被非糖基化。
15.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述免疫球蛋白恒定区由选自由CH1、CH2、CH3及CH4区所构成的群组中的1个至4个区构成。
16.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述免疫球蛋白恒定区进一步包含铰链区。
17.根据权利要求1所述的制造方法，其中免疫球蛋白恒定区选自由IgG、IgA、IgD、IgE、IgM、它们的组合及它们的混合物的恒定区所构成的群组。
18.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述免疫球蛋白恒定区选自由IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、它们的组合及它们的混合物的恒定区所构成的群组。
19.根据权利要求18所述的制造方法，其中所述免疫球蛋白恒定区是IgG4 Fc区。
20.根据权利要求19所述的制造方法，其中所述免疫球蛋白恒定区是非糖基化人IgG4Fc区。
21.根据权利要求1所述的制造方法，其中步骤(1)是在pH值为5.0至6.5的条件下，使胰岛素与非肽聚合物按照1∶1至1∶20的摩尔比进行反应的步骤，步骤(2)是在存在盐且pH值为6.0至8.5的条件下，使所述步骤(1)的反应混合物与免疫球蛋白恒定区按照1∶0.5至1∶10的摩尔比进行反应的步骤，在所述盐为氯化钠的情况下，按照低于3.0M的最终浓度添加，在为乙酸钠的情况下，按照低于2.5M的最终浓度添加，在为硫酸钠的情况下，按照低于0.7M的最终浓度添加，在为磷酸钠的情况下，按照低于0.8M的最终浓度添加，或在为氯化钾的情况下，按照1.0M以下的最终浓度添加。
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