DK172211B1

DK172211B1 - Basisk modificeret insulin-derivat

Info

Publication number: DK172211B1
Application number: DK358284A
Authority: DK
Inventors: Ulrich Grau
Original assignee: Hoechst Ag
Priority date: 1983-07-22
Filing date: 1984-07-20
Publication date: 1998-01-05
Also published as: IE841889L; FI79854B; AU3092284A; DE3466227D1; JPH0357119B2; IE57709B1; FI842914A; ES8504678A1; NO842977L; DK1790D0; DK172209B1; DK358284D0; NZ208959A; GR81551B; CA1246548A; DE3326472A1; AU569097B2; EP0132770B1; DK1790A; ATE29729T1

Description

DK 172211 B1

Opfindelsen angår basisk modificerede insulinderivater.

Ved behandlingen af Diabetes mellitus indgives der i dag parenteralt almindeligvis præparater af det blodsuk-5 kersænkende hormon insulin. Den specielle natur af insulinet og dets metabolisme fører det med sig, at virketiden for en enkel opløsning kun er meget kort, at der således til en vedvarende blodsukkerkontrol hos diabetikeren skal indgives enten en langtidsinfusion med doseringsapparat, 10 flere daglige injektioner eller et forhalet virksomt insulinpræparat. Som forhalingsprincipper er i denne forbindelse sådanne tilstandsformer af insulinet af særlig betydning, som på injektionsstedet er tungtopløselige (f.eks. krystallinske eller amorfe). Hertil skal henregnes eksempelvis 15 zink-insulinkrystaller eller protamin-insulinkrystaller, som under deres langsomme genopløsning over et vist tidsrum frigiver insulin.

Nu har det ved behandlingen vist sig yderst nyttigt at have forskellige insulinpræparater til rådighed, som i 20 deres virkningskarakteristik kommer den enkelte patients behov så nær som muligt. I sammenhæng med en ikke-optimal indstilling diskuteres foruden de umiddelbare effekter, såsom hyper- eller hypoglykæmier, især de diabetiske senkomplikationer, hvortil hører retinopathi, neuropathi, nephro-25 pati, mikro- og makroangiopathi.

Insulinmanglen hos diabetikeren fører til, at legemet ikke længere kan opnå sin naturlige hormonale ligevægt.

Opfindelsen har til formål at tilvejebringe insulinderivater, med hvilke man bedre kan nærme sig den naturlige 30 hormonale ligevægt i en diabetisk tilstand, og med hvilke denne bedre kan opretholdes end ved indgivelsen af insulin i de hidtil gængse former.

Formålet opfyldes ifølge opfindelsen med insulinderivater, hvis B-kæde i det C-terminale område bærer en 35 organisk gruppe med basisk karakter. Disse insulin-derivater udmærker sig ved, at de har en retarderet virkning i forhold 2 DK 172211 B1 til nativt insulin på grund af det mod neutralområdet forrykkede isoelektriske punkt.

Insulin-derivater, der ved den C-terminale ende af B-kaeden bærer grupperne Arg-OH eller Arg-Arg-OH, er allerede 5 beskrevet. Som bekendt opstår disse derivater ved en enzymatisk omdannelse af pro-insulin til insulin in vivo som naturlige mellemprodukter og er også påviselige i små andele i pancreas-ekstrakter. De nævnte grupper fraspaltes normalt med trypsin og/eller carboxypeptidase B eller enzymer med 10 lignende specificitet under frigørelse af nativt insulin.

Endvidere beskrives der i dansk patentsøgning nr. 1616/83 en semisyntetisk fremgangsmåde til fremstilling af humaninsulin samt - ifølge krav 8 - et modificeret humaninsulin med formlen 15

O

des (B3 0)insulin-NH-CH-C -R1 hc-ch3

2 0 O-R

hvori R betyder H eller en enzymatisk fraspaltelig sukkerrest eller en ester deraf, og R1 betyder en enzymatisk fraspaltelig sukkerrest eller en 25 ester deraf, eller en aminosyre- eller peptidrest eller et amid eller en ester af en sådan aminosyre- eller peptidrest, eller R1 betyder OH, hvis R ikke betyder H.

Molekyldelen til højre for '•insulin" i den ovenfor anførte formel er en threoningruppe.

30 Opfindelsen angår et hidtil ukendt, basisk modificeret

insulin-derivat, som er ejendommeligt ved, at det har formlen I

3 DK 172211 B1

Al_|—S— S—i_A21

H- Gly A-kæde Asn -OH

5 1 I

f S{ <I> s . s B2_I_I_B29 R1- Val B-kæde -R30-R31 10 hvor R1 betyder H eller H-Phe, R3^ betyder Ala, Thr eller Ser, og R31 betyder en fysiologisk acceptabel organisk gruppe med basisk karakter med højst 50 carbonatomer og med formlen -Xn-S, hvor n er 0, 1, 2 eller 3, X betyder ens eller for-15 skellige grupper af naturligt forekommende, neutrale eller ' basiske L-a-aminosyrer og/eller de til disse svarende D-a-aminosyrer, og S betyder OH eller, såfremt n er 0, betyder amino-C2_6"alkoxy, C1_4-alkylamino-C2_6-alkoxy, di-C1_4--alkylamino-C2-g-alkoxy, tri-C1_4-alkylammonio-C2_6-alkoxy, 20 amino-C2_6-alkylamino, [C1_4-alkylamino]-C2_6-alkylanu.no, [di-C1_4-alkylamino] -C2_6“sikylamino eller [tri-C-|__4-alkyl-ammonio]-C2_6-alkylamino, eller, såfremt n er større end 0, betyder C1_6~alkoxy, C3_6-cycloalkyloxy, NH2, di-C^g-alkyl-amino, C1_6~alkoxy, C^_6-alkylamino, amino-C2_5-alkoxy, 25 C]__4-alkylamino-C2_6-alkoxy, di-Ci_4-alkylamino-C2_6_alkoxy, tri-C-L_4- alkylammonio-C2-g-alkoxy, amino-C2_6_alkylamino, [Ci_4-alkylamin°]-C2_6"alkylamino, [di-C1_4-alkylamino]-C2_6_alkylamino eller [tri-C]__4-alkylammonio] -C2_6_alkyl-amino, idet, såfremt R1 betyder H-Phe, den C-terminale ende 30 -R30-R31 ikke kan betyde -Thr(Arg)m-OH, -Ala(Arg)m-0H eller -Ser-(Arg)m-OH med m = 1 eller 2, og med undtagelse af sådanne forbindelser, hvori samtidig R1 betyder H-Phe, R30 betyder Thr og R31 betyder a) en aminosyre, b) et peptid eller c) et amid eller en ester af a) eller b), hvilket 35 derivat er karakteriseret ved et isoelektrisk punkt mellem 5,8 og 8,5, eller fysiologisk acceptable salte deraf.

DK 172211 B1 o 4 A-kæden og kæden (B2-29) i de her omhandlede forbindelser udviser hensigtsmæssigt samme sekvens som okse- eller svineinsulin, men især som humaninsulin.

I rækken af insulin-derivater ifølge opfindelsen 5 skal eksempelvis nævnes de i det følgende anførte forbindelser, uden at opfindelsen er begrænset til disse: Des-PheB1-svineinsulin-ArgB31-OH, Des-PheB1-humaninsulin-ArgB31-OH,

Des-PheB1-svineinsulin-ArgB31-ArgB32-OH, 10 Des-PheB1"humaninsulin-ArgB31-ArgB3 2-OH, svineinsulin-ArgB31-OCH3, okseinsulin-ArgB31-OCH3, svine insulin-ArgB31-ArgB3 2-OCH3,

Des-ThrB3 0-humaninsulin-ValB3 0-ArgB31-OH, 15 Des-ThrB30-humaninsulin-ValB30-AlaB31-ArgB32-OH, humaninsulin-(B30)-0CH2CH2-NH2, humaninsulin-(B30)-ΝΗ-ΟΗ2ΟΗ2-NH2, humaninsulin-ArgB31-O-CH2-CH2-NH2, humaninsulin-ArgB31-CH2-CH2-N(CH3)2, 20 humaninsulin-(B30)-0-CH2-CH2-ft(CH3)3, humaninsulin-(B30)-NH-CH2-CH2-S(CH3)3.

Insulin-derivater med formlen (I) ifølge opfindelsen kan fremstilles ved, at a) et des-octapeptid (B23-30)-insulin med formlen 25

Al_1—S---S—1_A21

S^- Gly A-kæde Asn -OH

1 I

30 ? f (II) s s B2 B22

S1-!*1- Val B-kæde Arg -OH

35 5 DK 172211 B1

O

hvor R betyder Phe eller en binding, og S betyder en proton-solvolytisk eller ved β-eliminering fraspaltelig aminobeskyttelsesgruppe, såsom en tert.butyloxycarbonyl--(Boc)-, tert.amyloxycarbonyl-(Aoc)- eller methylsulfonyl-5 ethyloxycarbonyl-(Msc)-gruppe, kondenseres med et peptid med formlen 2 2 3 30 31 H-Gly-Phe-Phe-Tyr(S )-Thr(S )-Pro-Lys(S )-R -R (III) 10 hvor R30 og R3^ har de ovenfor anførte betydninger, be- t 3 tyder hydrogen, Bzl eller Bu , og S betyder en urethanbe-skyttelsesgruppe, såsom Boc, Moc, Fmoc eller Z, idet i grupperne R30 og R3^ forekommende, frie C00H-, OH-, SH-, NH2-, guanidino- og/eller imidazol-grupper, om nødvendigt, 15 foreligger beskyttet på i og for sig kendt måde, og eventuelt forekommende beskyttelsesgrupper fraspaltes på i og for sig kendt måde , b) et des-B30-insulin med formlen (I), hvori R^ betyder H eller Η-Phe, og den C-terminale ende R30-R33· til- 20 sammen betyder OH, i nærværelse af trypsin eller en tryp-sinlignende endopeptidase omsættes med en forbindelse med formlen H-R30-R31 (IV) 25 30 31 hvori R og R har de ovenfor anførte betydninger, og hvori forekommende, frie C00H-, OH-, SH-, 0U-NH2”, guanidino- og/eller imidazol-funktioner, om nødvendigt, foreligger beskyttet på i og for sig kendt måde, hvorpå eventuelt forekommende beskyttelsesgrupper fraspaltes på i 30 og for sig kendt måde, eller c) til fremstilling af et insulin-derivat med L- 31 -konfigurerede aminosyregrupper i R et proinsulin, pro-insulinanalog eller præproinsulinanalog eller et interme-diat af disse forbindelser spaltes kemisk og/eller enzyma-tisk.

O

6 DK 172211 B1

Ved f remgangsmådevariant a) omsættes f.eks. NaA·*·, ctBl N -Bis-Boc-derivatet af et des-octapeptid-(B23-30) insulin analogt med den i US patentskrift nr. 4.029.642 beskrevne fremgangsmåde direkte med et ækvivalent af en for-5 bindelse med formlen (III) , hvor dicyclohexylcarbodiimid i ringe overskud i nærværelse af 1-hydroxybenzotriazol tjener som kondensationsmiddel.

Da det ved denne fremgangsmådevariant sædvanligvis ikke er nødvendigt med en beskyttelse af carboxylgrupper-10 ne, sker der normalt heller ingen beskadigelse af insulin--derivatet hverken ved forestringen eller ved den alkaliske forsæbning. Ikke-omsat des-octapeptid og et peptid, der opstår ved kondensation af forbindelsen (IV) til Asp -OH, er på grund af de forskellige molekylstørrel-15 ser og ladningstal let at adskille ved fordelingschromato-grafi på "Sephadex"-LH 20 eller ved gelchromatografi på "Sephadex"-G 75 eller G 50 superfine.

Til fraspaltning af tert.butylbeskyttelsesgrupper-ne skal reaktionsproduktet kun behandles med trifluored-20 dikesyre i 30-60 minutter ved stuetemperatur. Denne reaktion beskadiger ikke insulin-derivatet. Såfremt der som N-beskyttelsesgruppe vælges methylsulfonylethyloxycarbo-nylgruppen, er det nødvendigt med en alkalibehandling til fraspaltning ved β-eliminering. Reaktionsbetingelser-25 ne er således (f.eks. 0,1 N NaOH, 0°C, 5 sekunder) at insulin-derivatet ikke beskadiges. Det som udgangsprodukt anvendte NaA1, NaB1-Bis-Boc-Des-B23_30-octapeptid-insulin fra svin fremstilles f.eks. på følgende måde: svineinsu-lin omsættes i en blanding af dimethylformamid, dimethyl-30 sulfoxid og vand i nærværelse af N-ethylmorpholin med overskud af tert.butyloxycarbonyl-N-hydroxysuccinimid-ester. Herved fremkommer det forventede ΝαΑ^, NaB^, -Tris-Boc-insulin.

Opløsningen af denne forbindelse i dimethylformamid 35 og tris-puffer (pH 7,5) tilsættes nu trypsin i små portio- DK 172211 B1

O

7 ner, indtil der ved elektroforese ikke længere kan påvises noget udgangsprodukt. NaA^, NaB^-Bis-Boc-Des-B22_2o“octa~ peptid-insulinet renses ved fordelingschromatografi på "Sephadex" LH 20.

5 Denne forbindelse bringes til reaktion med 1 mol peptid med formlen (III), som fremstilles på i og for sig kendt måde ifølge metoderne anvendt inden for peptidkemien, 1-2 mol 1-hydroxybenzotriazol og ca. 0,9 mol dicyclo-hexylcarbodiimid i dimethylformamid ved ca. pH 7-8 (jfr.

10 Chem. Ber. 103 (1970), side 788).

Råproduktet renses ved fordelingschromatografi og befries for beskyttelsesgrupperne ved behandling med tri-fluoreddikesyre/anisol ved stuetemperatur. Efter fældning med ether, isoelektrisk fældning fra vand og chromatogra-15 fi på "Sephadex"-G 75 eller G 50 superfine, er forbindelsen elektroforetisk ren og kan bringes til krystallisation på kendt måde. Det således udvundne insulin-derivat er biologisk fuldt aktivt.

Bl

Des-Phe -insuliner ud fra udgangsforbindelser til 20 de her omhandlede fremgangsmåder er f.eks. kendt fra tysk patentskrift nr. 2.005.658 eller fra EP-A-46.979.

De ved fremgangsmådevariant b) som udgangsforbindelser anvendte des-B30-insuliner er f.eks. kendt fra EP-A--46.979 eller Hoppe-Seyler's Z. Physiol. Chem. 359 (1978) 25 799. Det ved variant b) anvendte udgangsmateriale med form len (IV) fremstilles på i og for sig kendt måde ifølge metoder anvendt inden for peptidkemien. Brugbare beskyttelsesgrupper for forbindelsen (IV) er detaljeret beskrevet af M. Bodanzyky et al i Peptide Synthesis, Ind. Ed. 1976, Wiley 30 & Sons.

Des-B30-insulinet og forbindelsen med formlen (IV) kondenseres analogt med den i US patentskrift nr. 4.320.196 beskrevne fremgangsmåde i nærværelse af trypsin eller et trypsin-lignende endopeptidase i et organisk-vandigt opløs-35 ningsmiddelsystem ved en pH-værdi på 5-9 og en temperatur på 20-40°C. Det fremkomne insulin-derivat kan isoleres ifølge gængse metoder anvendt inden for peptidkemien.

o DK 172211 B1 8

Ved gen-teknologiske metoder er humant eller pri-mat-proinsulin imidlertid blevet tilgængeligt som udgangsmateriale til fremgangsmådevariant c). Derivaterne Arg(B31) og di-Arg(B31-32) er tilgængelige ud fra disse ved en en-5 kel fordøjelse med trypsin eller trypsinlignende enzymer. Desuden kan der imidlertid også konstrueres relativt enkle plasmider, som ved spaltning af de tilsvarende præproinsu-linderivater,fører til nye insulinderivater, fordi de i stedet for de naturligt ved B31 eller B32 forekommende ar-10 gininer koder for andre neutrale eller basiske aminosyrer.

Fremstillingen af proinsulin under anvendelse af re-kombinations-DNA-metodologien kræver dannelse af en DNA-se-kvens, der koder for aminosyresekvensen i et proinsulin, hvilket kan opnås enten ved isolering, konstruktion eller 15 en kombination af begge. Pro-insulin-DNA'et indsættes derpå i læsefasen i en egnet klondannelses- og ekspressionsbærer. Bæreren tjener til transformering af en egnet mikroorganisme, og den herved fremkomne transformerede mikroorganisme underkastes derpå fermenteringsbetingelser, hvilket 20 fører til dannelse af yderligere kopier af den proinsulingen-holdige vektor og til ekspression af proinsulin, et proin-sulinderivat eller en en proinsulinprecurser (eller et præ-proinsulinderivat).

Såfremt det ved ekspressionsproduktet drejer sig om 25 en proinsulinprecurser, indeholder et sådant produkt almindeligvis proinsulinaminosyresekvensen, som ved den endestillede aminogruppe er bundet til et brudstykke af et protein, der normalt udtrykkes gennem gensekvensen, hvori proinsuli-net eller proinsulinderivatet er blevet indsat. Proinsulin-30 aminosyresekvensen er bundet til proteinbrudstykket over et specifikt spalteligt sted, som f.eks. kan være methionin.

Den fremkomne proinsulinaminosyresekvens spaltes fra det sammensmeltede genprodukt, f.eks. som beskrevet i tysk fremlæggelsesskrift nr. 3.232.036, hvorefter proinsulinet iso-35 leres efter rensning. Den enzymatiske spaltning af det på DK 172211 B1

O

9 denne måde fremstillede proinsulin eller proinsulinderi-vat sker analogt med metoden beskrevet i Excerpta Medica International Congress Series No. 231, side 292 ff. eller metoden beskrevet i tysk patentansøgning P 32 09 184.

5 Ved hjælp af de beskrevne semisyntetiske fremgangs måder er en række hidtil ukendte insulinderivater blevet tilgængelige ud over de kendte arginin (B30)- og diargi- nin (B31-32)-derivater samt de ved genteknologiske meto- 31 der tilgængelige derivater, der i R bærer naturlige L-10 -aminosyrer, hvilke hidtil ukendte insulinderivater som karakteristikum udviser en eller flere basiske grupper og/eller fravær af frie carboxylgrupper, således at molekylets nettoladning øges med mindst én positiv ladning i

Bl forhold til nativt insulin eller i forhold til Des-Phe -15 -insulin.

Hertil hører f.eks. derivater, der i position B31 i stedet for de naturlige aminosyrer L-lysin, L-histidin eller L-arginin bærer disses D-enantiomere eller gængse D- eller L-aminosyreanaloge, som i sidekæden udviser en basisk grup-20 pering (f.eks. ornithin). Aminosyren i position B31 kan udvise en fri carboxylende eller være forestret med simple alkoholer (f.eks. methanol eller ethanol) eller være amideret med simple nitrogenbaser (f.eks. ammoniak, mono- eller di-methylamin). Ved position B32 kan der f.eks. følge en neutral 25 eller også en yderligere naturlig basisk aminosyre. På analog måde kan disses carboxylgruppe være fri eller forestret henholdsvis amideret. Også her kan der f.eks. følge yderligere en neutral eller basisk aminosyre.

Alle disse insulinderivater har det til fælles, at 30 de yderligere, ved molekylets overflade forekommende, positive ladninger giver molekylet et isoelektrisk punkt, der er forrykket ind i neutralområdet. Afhængig af derivatet måles der isoelektriske punkter fra 5,8 til 8,5, især fra 6,2 til 8,2, i den isoelektriske fokusering. Dermed er de-35 rivaterne mindre opløselige i neutralområdet end nativt 10 DK 172211 B1 o insulin eller proinsulin, der har deres isoelektriske punkt og dermed området for maksimal uopløselighed ved en pH-vær-di på 5,4, medens de normalt foreligger opløst i neutralområdet .

5 Insulinets og proinsulinets opløselighedsegenskaber kan påvirkes i området over det isoelektriske punkt, dvs. i det terapeutisk særligt interessante neutralområde, ved tilsætning af zinkioner. Zink virker i denne forbindelse som depotprincip på den måde, at det stabiliserer insuli-10 nets hexamere tilstand samt dets krystalliseringstendens.

I det subcutane væv opløses disse aggregater igen.

Et yderligere velkendt depotprincip er krystallisationen af insulinet eller proinsulinet som kompleks med et basisk protein, f.eks. globin eller protamin.

15 Ved anvendelse af proinsulinet i opløsning eller i forbindelse med et af de beskrevne depotprincipper behøves der en yderligere proteolytisk nedbrydning for at frigøre nativt, fuldt virksomt insulin. Intakt proinsulin har kun ca. en ottendedel af insulinets biologiske virkning, fordi, så-20 ledes forestiller man sig det, en del af det biologisk aktive overfladeområde, receptor-bindingsområdet, er maskeret med det i proinsulinet forekommende C-peptid. På tale som proinsulin til diabetesbehandling kommer ganske vist kun homologt proinsulin, dvs. kun sådant proinsulin med 25 menneskelig sekvens (jfr. f.eks. DE-A1-32 32 036) . Heterologt proinsulin har en signifikant immunogenitet. Det er i denne sammenhæng bemærkelsesværdigt, at også humane proin- suliner kan udvise variationer i C-peptiddelen.

B31

Svineinsulin-Arg OH og det tilsvarende diarginin-30 derivat udviser ifølge undersøgelser af Chance, Excerpta Medica International Congress Series No. 231, side 292, 293 kun 62% henholdsvis 66% af det native svineinsulins aktivitet.

Overraskende nok har det nu vist sig, at insulin-35 ArgB"^-0H, insulin-ArgB^'*'-ArgB^^-OH og andre insulinderivater, hvis B-kæde i den C-terminale ende bærer en organisk gruppe med basisk karakter, til forskel fra proinsulin udviser en omtrent lige så høj biologisk aktivitet som nativt insulin.

o DK 172211 B1 11

Insulinderivaterne med formlen I er derfor anvendelige som lægemidler til behandling af Diabetes mellitus i kombination med et farmaceutisk acceptabelt bærestof.

Disse lægemidler repræsenterer desuden fuldstændigt 5 nye forhalingsprincipper, der kan bringes til at virke uden depothjælpestoffer, såsom zink eller protaminsulfat. Depotvirkningen hidrører fra et inherent, proteinkemisk betinget, fysisk princip, nemlig insulinderivatets tungtopløselighed ved dets isoelektriske punkt. Dets genopløsning under fysio-10 logiske betingelser opnås muligvis ved fraspaltning af de yderligere basiske grupper, som afhængig af derivatet kommer i stand ved tryptiske eller trypsinlignende og/eller carb-oxypeptidase B eller carboxypeptidase B-lignende og/eller esterase aktivitet. De hver gang fraspaltede grupper er 15 enten rent fysiologiske metabolitter, såsom aminosyrer eller · ornithin, eller let metaboliserbare, fysiologisk acceptable stoffer.

Insulin-derivaterne som aktive stoffer i disse lægemidler er desuden til forskel fra de i litteraturen beskrevne 20 intermediater, som desuden indeholder dele af det heterologe C-peptid, ikke stærkere immunogene end det tilsvarende insulin selv.

De ovenfor anførte, for lave aktivitetsværdier ifølge Chance har muligvis deres årsag i en utilstrækkelig renhed 25 af de undersøgte fraktioner eller i en systematisk målefejl. Deres anvendelighed som aktive stoffer i lægemidler har i hvert fald (og måske derfor) ikke hidtil været kendt.

Lægemidlerne indeholder som aktivt stof et eller flere af de hidtil ukendte insulinderivater med formlen (I).

30 De udviser fortrinsvis en pH-værdi på mellem 2,5 og 8,5, indeholder et egnet isotont middel, et egnet konserveringsmiddel og eventuelt en egnet puffer for et pH-område mellem 5,0 og 8,5.

En typisk anvendelsesform af de beskrevne derivater 35 er præparationer, der foreligger under det isoelektriske punkt som opløsninger i en fysiologisk acceptabel bærer.-, I

O

12 DK 172211 B1 denne forbindelse kan opløsningens pH-værdi typisk være 5,0, dvs. den ligger tydeligt højere end pH-værdien for sure kendte insuliner (typisk pH = 3,0). En mere neutral injektionsopløsning betyder eventuelt tydelige fordele med hen-5 syn til forenelighed.

En yderligere typisk anvendelsesform er suspensioner ud fra amorfe eller krystallinske bundfald af de beskrevne derivater i en fysiologisk acceptabel bærer med en omtrent neutral pH-værdi.

10 Det er imidlertid også muligt at forstærke den i derivaterne inherente tungtopløselighed i det fysiologiske pH-område ved yderligere depotprincipper, såsom eventuelt ved tilsætning af zink eller protaminsulfat. Den tilsatte zinkmængde kan i denne forbindelse andrage højst 2+ 2+ 15 100 pg Zn /100 insulinenheder, typisk ca. 50 jig Zn /100 insulinenheder. Protaminmængden kan andrage mellem 0,28 mg og 0,6 mg pr. 100 enheder (beregnet på basis af protaminsulfat) . På denne måde kan der fremstilles særligt lang-tidsvirkende præparationer, som i fremtiden vil finde en 20 bredere anvendelse end hidtil, fordi netop en basal mængde insulin viser sig terapeutisk fordelagtig. Dette er allerede nu en erkendelse, man er kommet frem til ved behandling med insulindoseringsapparater.

Som fysiologisk acceptabelt og med insulinderiva-25 tet foreneligt bæremedium egner sig en steril vandig opløsning, der gøres isotonisk med blod på gængs måde, f.eks. med glycerol, kogsalt eller glucose, og desuden indeholder et af de gængse konserveringsmidler, såsom phenol, m-cresol eller p-hydroxybenzoesyreester. Bæremediet kan desuden in-30 deholde et pufferstof, såsom natriumacetat, natriumcitrat eller natriumphosphat. Til indstilling af pH-værdien anvendes der fortyndede syrer (typisk HC1) eller hydroxidopløsninger (typisk NaOH).

35

O

13 DK 172211 B1

Insulinderivaterne kan anvendes i disse midler som alkalimetal- såvel som ammoniumsalte. En vilkårlig andel af et eller flere insulinderivater med formlen (I) eller et insulinderivat med formlen (I) kan foreligge i en blanding 5 af yderligere sådanne insulinderivater uafhængig af hinanden, hver gang i opløst, amorf og/eller krystallinsk form.

Det er ofte en fordel at sætte en passende mængde egnet stabilisator til præparatet, som forhindrer udfældning af protein ved termisk mekanisk belastning ved kontakt med 10 forskellige materialer. Eksempler på sådanne stabilisatorer er anført i EP-A-18.609, i DE-A-32 40 177 eller i WO-83/00288.

I midlerne, som også kan indeholde et af de kendte forhalingsprincipper, såsom protaminsulfat, globin eller 15 zink i passende mængder, kan et sådant forhalingsprincip anvendes i en blanding i kombination med den samlede andel af aktivt stof eller med dele deraf eller et eller flere insulinderivater med formlen (I). Et middel kan indeholde forskellige insulinderivater med formlen (I) i kombination med flere forskellige hjælpestoffer, der virker forhalende.

Med disse terapeutiske midler kan der således opnås åbenlyst mangfoldige virkningskarakteristika, som desuden kan afstemmes meget fint. Med dette skulle der ifølge de tidligere gjorte bemærkninger være forbundet fremskridt 25 især med henblik på diabetiske senkomplikationer.

Opfindelsen er belyst nærmere i de følgende eksempler.

30 35

O

14 DK 172211 B1

Fremstillinqseksempel e

Humaninsulin-(B30)-O-CHj-CHj-N(CH^)3 5 5 g svineinsulin opløses i 45 ml dimethylformamid, 25 ml dimethylsulfoxid, 0,5 ml N-ethylmorpholin og 2,5 ml vand. Under omrøring tilsættes der ved stuetemperatur 1,5 g tert.butyloxycarbonyl-N-hydroxysuccinimid, og reak-10 tionen får lov at foregå i 6 timer. Derpå standses reaktionen ved tilsætning af en dråbe iseddike, produktet fældes med ether og skilles fra ved filtrering. Remanensen opløses i 360 ml dimethylformamid og fortyndes med 320 ml tris-puf-fer (0,05 M, 0,01 M, CaC^ / pH 7,5) . Ved 36°C tilsættes der 15 med intervaller på hver gang 1 time portioner af 20 mg trypsin .

Efter i alt 12 tilsætninger indstilles der til en pH-værdi på 4,5 med eddikesyre, og opløsningen inddampes.

Den efterfølgende rensning af materialet på en "Sephadex"-20 -LH 20 søjle (8 x 200 cm) ved fordelingschromatografi i systemet n-butanol-iseddike-vand (2:1:10) giver 3,25 g NaAl, NaB^-Bis-Boc-Des-B23_3Q-octapeptid-insulin (svin), som ved en sur og basisk elektroforese ikke længere viser tegn på udgangsmateriale. Aminosyreanalysen af stoffet er 25 korrekt. Efter en fraspaltning af BOC-grupperne som prøve findes der ikke længere nogen insulinaktivitet. Dette materiale (3,25 g) opløses.i 30 ml dimethylformamid sammen med 100 mg 1-hydroxybenzotriazol, 750 mg HC1•Gly-Phe-Phe- t* Ή 0

Tyr(Bu )-Thr-Pro-Lys(Boc)-Thr(Bu )-OCH2CH2-N(CH3)3-HC1 og 30 0,5 ml N-ethylmorpholin. Derpå tilsættes der 120 mg dicy-clohexylcarbodiimid ved stuetemperatur, og reaktionsopløsningen omrøres i 24 timer. Det udskilte dicyclohexylurin-stof skilles fra ved filtrering, og produktet fældes ved ethertilsætning.

35

O

15 DK 172211 B1

Bundfaldet skilles fra ved filtrering, vaskes med ether og tørres. Stoffet forrenses ved fordelingschromato-grafi på "Sephadex"-LH 20 i det ovenfor anførte system.

Der isoleres 2,6 g materiale fra hovedtoppen ved fældning med acetone/ether. Det tørrede, endnu ubeskyttede derivat får lov at reagere med en blanding af 5 ml trifluoreddike-syre og 1 ml anisol i 60 minutter ved stuetemperatur. Af den med is afkølede opløsning udfældes derpå råstoffet ved tilsætning af ether. Det tørrede bundfald opløses i vand, 10 fældes med vandig ammoniak og centrifugeres. Rensningen af produktet sker i 10%'s eddikesyre over ”Sephadex"-G 50 superfine eller G 75. Ud fra fraktionerne med den ønskede top kan der isoleres humaninsulin-(B30)-OCI^CI^N(CH^)3 ved frysetørring (udbytte efter krystallisation 1,2 g). Det så-15 ledes udvundne insulinderivat viser ved en biologisk afprøvning en virkning, der er ækvivalent med virkningen af humaninsulin.

20 25 30 35

O

16 DK 172211 B1

Fremstillingen af octapeptidet med formlen (III) sker som anført i det følgende kondensationsskema ifølge gængse peptid-kondensationsmetoder: 5 Synteseskema for octapeptidet med formlen (III)

Gly Phe__Phe_Tyr Thr _ Pro Lys__Thr_ Z- OH H-OBu^ DCC/HOBt 10 Z-----OBu*·'

Hp/Pd Bufc BOC Bufc Z-OH H--—-OBufc 2 /oH H-OMe z/oH h/oCholin DCC/H03t DCC/HOBt DCC/HOBt 1 Bufc| BOC i Bu1 15 " t / S / V / Z----OBu 2 L----OMe z/-’-^OCholin TFE H2/Pd H2/Pd | Bufc| BOC I Bufc Z--OH bI—--OMe Z-OH H (----å)Cholin 20 DCC/HOBt DCC/HOBt I Bu1 I BOC Bufc Z--i---1-L--OMe Z--L-/føholin

Na OH H2/Pd

Bufcj BOC I Bufc 25 Z-----L--OH H--L-/oCholin DCC/HOBt B,-it I BOC Bufc Z._____,____u_ /____________________/____/OCholin • .... )2/Pd 30 Bufc I BOC Bufc H_________ V__________/ /OCholin

Aminosyre- og elementæranalyse svarer til det teoretiske.

35 17 DK 172211 B1

O

SUPPLERENDE EKSEMPLER Eksempel 1.

Blodglucose hos fastende hunde efter subcutan indgivelse af krystal- B31 5 linsk NPH-svineinsulin eller opløsninger af svineinsulin, Ala ,- B32 B31 B32

Arg -svineinsulin eller Arg /Arg -svineinsulin.

Insulinerne anvendes i formuleringer indeholdende: 400 internationale enheder af svineinsulin eller en ækvimolær ^ koncentration af svineinsulinderivaterne 10 160 mg glycerol 27 mg m-cresol i et totalt volumen på 10 ral vand.

Desuden er NPH-insulinet (krystalsuspension indeholdende ca. 20 15 2+ ^ug/ml Zn ) anvendt som langvarigt virkende referencepræparat pufret til pH 7,3 med phosphat, medens svineinsulinet og derivaterne anvendes som sure opøsninger (pH 4,0 ved tilsætning af IN HC1) uden 2+ puffer. Disse opløsninger indeholder 80^ug/ml Zn 20 Hundene modtager 0,3 I.E./kg af NPH-insulinet eller det opløselige svineinsulin eller en ækvimolær mængde af svineinsulinderivaterne ved subcutan injektion. Der anvendes 6 hunde pr. . insulinpræparat. Resultaterne er sammenfattet i den følgende tabel, der viser blodsukkerkoncentrationerne i procent af udgangsværdien.

25

Tid (timer) 0 1 2 3 4 -5 6 7 8 NPH 100 97 83 66 64 72 74 89 101

Opløseligt svineinsulin 100 81 59 57 67 71 83 98 103 30 Ala031,Arg®32- svineinsulin 100 95 71 61 63 66 85 91 96 — B31 * B32

Arg ,Arg svineinsulin 100 101 91 72 59 58 69 81 89

Resultaterne demonstrerer den langvarige virkning på grund af for-35 skydningen af det isoelektriske punkt. Opløseligt svineinsulin har B31 den maksimale virkning 2-3 timer efter injektion, medens Ala ,- B32 . , B31 „ B32 .

Arg -svineinsulin og Arg ,Arg -svineinsulin udviser deres mak- 18 DK 172211 B1

O

simale blodglucosesænkende virkning 3-4 timer hhv. 4-5 timer efter injektion. Dette ligger meget tæt på eller er endog bedre end den forlængede virkning af standarddepotpræparatet, NPH-svineinsulin, som fremstilles ved co-krystallisation med et særligt depotadditiv, 5 protamin, og som udviser en maksimal virkning 3-4 timer efter injektion.

Eksempel 2.

Blodglucose hos fastende hunde efter subcutan indgivelse af opløse- B3X B31 B32 10 ligt svineinsulin, Trp -NH2~svineinsulin eller Arg ,Trp - -NH2-svineinsulin.

Insulinerne anvendes i formuleringer indeholdende: 400 internationale enheder svineinsulin eller en ækvimolær koncentration af svineinsulinderivaterne 15 160 mg glycerol 27 mg m-cresol i et totalt volumen på 10 ml vand indstillet til pH 4,0 ved tilsæt-= • ow ning af IN HCl. Opløsningerne indeholder ca. 6-10^ug/ml Zn (som kommer fra det aktive stof).

20

Hundene modtager 0,3 I.E. svineinsulin eller en ækvimolær mængde af svineinsulinderivatet ved subcutan injektion. Der anvendes 6 hunde pr. insulinpræparat. Resultaterne er sammenfattet i den følgende tabel, som viser blodsukkerkoncentrationerne i procent af ud-25 gangsværdien.

Tid (timer) 0 12 3 4 5 6 7 8

Opløseligt svineinsulin 100 69 54 70 82 99 104 100 99 30 TrpB31-NH2- svineinsulin 100 76 61 59 63 87 96 102 103 . B31 _ B32

Arg ,Trp -NH2~ svineinsulin 100 99 89 71 61 63 78 84 92 35 Resultaterne demonstrerer igen den forlængede virkning på grund af forskydningen af det isoelektriske punkt. Opløseligt svineinsulin 1 en formulering uden tilsætning af zink har sin maksimale virkning B31 2 timer efter injektion, medens Trp -NH2-svineinsulin udviser sin DK 172211 B1

O

19 maksimale blodglucosesænkende virkning 3 timer efter injektion.

Virkningen ophører efter ca. 5 timer for svineinsulin og efter ca.

B31 6-7 timer for Trp -Nf^-svineinsulin. δ Eksempel 3.

Blodglucose hos fastende hunde efter subcutan indgivelse af krystal- B31 linsk NPH-humaninsulin eller opløsninger af humaninsulin, Ala , - 332 ' B3L B32

Arg -humaninsulin eller Arg , Arg -humaninsulin.

10 Insulinerne anvendes i formuleringer indeholdende: 400 internationale enheder humaninsulin eller en ækvimolær koncentration af humaninsulin-derivaterne 160 mg glycerol 27 mg m-cresol 15 i et totalt volumen på 10 ml vand.

Desuden puf res NPH-humaninsulin (krystalsuspension) til pH 7,3 med phosphat, medens humaninsulinderivaterne og det opløselige humaninsulin anvendes som sur opløsning (pH 4,0. ved tilsætning af IN HC1) 2+ uden puffer. Disse opløsninger indeholder 80^,ug/ml Zn

Hundene modtager 0,3 I.E. humaninsulin eller en ækvimolær mængde af humaninsulinderivaterne ved subcutan injektion. Der anvendes 6 hunde pr. insulinpræparat. Resultaterne er sammenfattet i den følgende tabel, der viser blodsukkerkoncentrationerne i procent af udgangsvær-25 dien.

Tid (timer) 01.2 345678 NPH 100 98 81 64 65 70 75 88 96

Opløseligt humaninsulin 100 79 56 60 69 71 84 101 99 ., B31 _ B32

Ala ,Arg humaninsulin 100 97 73 64 64 68 81 89 97 . B31 . B32

Arg /Arg - humaninsulin 100 102 88 69 58 59 68 79 88 35 Resultaterne demonstrerer den forlængede virkning på grund af forskydningen af det isoelektriske punkt. Opløseligt humaninsulin

O

20 DK 172211 B1

Bil har sin maksimale virkning 2-3 timer efter injektion, medens Ala , -032 B31 η3 o

Arg -humaninsulin og Arg ,Arg -humaninsulin udviser deres maksimale blodglucosesænkende virkning 3-4 timer hhv. 4-5 timer efter injektion. Dette ligger meget tæt på eller er endog bedre end den 5 forlængede virkning af et standarddepotpræparat, NPH-humaninsulin, med en maksimal virkning mellem 3 og 4 timer efter injektion.

10 15 20 25 30 35

Claims

1. Basisk modificeret insulinderivat, kende -tegnet ved, at det har formlen Al_i—S· 1 S—i_A21 H- Gly A-kæde Asn -OH I (I) S S I I s s

10 B2 B29 1 '30 ^31 R - Val B-kæde -R -R hvor R1 betyder H eller H-Phe, R30 betyder Ala, Thr eller Ser, og R31 betyder en fysiologisk acceptabel organisk gruppe 15 med basisk karakter med højst 50 carbonatomer og med formlen -Xn-S, hvor n er 0, 1, 2 eller 3, X betyder ens eller forskellige grupper af naturligt forekommende, neutrale eller basiske L-α-aminosyrer og/eller de til disse svarende D-a-aminosyrer, og S betyder OH eller, såfremt n er 0, betyder 20 amino-C2_6-alkoxy, C1_4-alkylamino-C2_g-alkoxy, di-C1_4- -alkylamino-C2_g-alkoxy, tri-C1_4-alkylammonio-C2_g-alkoxy, amino-C2_g-alkylamino, [C1_4-alkylamino]-C2_g-alkylamino, [di-C1_4-alkylamino]-C2_6-alkylamino eller [tri-C1_4-alkyl-ammonio]-C2_g-alkylamino, eller, såfremt n er større end 0, 25 betyder C-^g-alkoxy, C3_g-cycloalkyloxy, NH2, di-C-L.g-alkyl-amino, C-^g-alkoxy, C-^g-alkylamino, amino-C2_g-alkoxy, C1_4-alkylamino-C2_g-alkoxy, di-C1_4-alkylamino-C2_g-alkoxy, tri-C1_4-alkylammonio-C2_g-alkoxy, amino-C2_g-alkylamino, [C1_4-alkylamino]-C2_g-alkylamino, [di-Ci_4-alkylamino]-30 C2_6-alkylamino eller [tri-C1_4-alkylammonio]-C2_g-alkyl-amino, idet, såfremt R1 betyder H-Phe, den C-terminale ende -R30-R31 ikke kan betyde -Thr(Arg)m-0H, -Ala(Arg)m-OH eller -Ser-(Arg)m-0H med m = 1 eller 2, og med undtagelse af sådanne forbindelser, hvori samtidig R1 betyder H-Phe, R3<3 35 betyder Thr og R31 betyder a) en aminosyre, b) et peptid eller c) et amid eller en ester af a) eller b), hvilket DK 172211 B1 derivat er karakteriseret ved et isoelektrisk punkt mellem 5,8 og 8,5, eller fysiologisk acceptable salte deraf.

2. Insulinderivat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at A-kæden og kæden (B2-29) udviser humanin-5 sulinets sekvens.