发明内容
本发明人经研究现已发现Tα1或其片段经聚乙二醇(PEG)共价修饰后
可延长Tα1或其片段在体内的半衰期,从而在保持Tα1或其片段生物活性
的同时,降低Tα1或其片段的用量并延长了Tα1或其片段的体内作用时间。
本发明涉及式(I)所示的Tα1或其片段的PEG化衍生物:
PEG-M-Cys-T (I)
或
或
![]()
其中PEG为RO(CH2CH2O)n-CH2CH2,R=H或CH3,n=5-1000。
Cys为半胱氨酸,其通过它侧链硫醚原子与M基团共价相连;Cys还
以其羧基与T的N-端氨基形成酰胺键相连或以其氨基与T的C-端羧基形
成酰胺键相连,Cys位置包括位于T序列的两端、任意两相邻氨基酸之间
以及替代任意位置的氨基酸。
T表示天然Tα1全序列或含Tα1(17-24)序列的任意片段。
本发明再一方面涉及含至少一种式(I)化合物及药用载体或赋形剂的
药物组合物。
本发明还涉及至少一种式(I)化合物在制备用于预防或治疗与免疫缺
陷或免疫功能低下相关疾病的药物中用途,包括在乙肝,丙肝,恶性黑
色素瘤,非小细胞性肺癌,冠状病毒引起的SARS等相关疾病的治疗或预
防中的应用。
本发明还涉及制备式(I)化合物的方法,其包括:将PEG-MAL,PEG
-VS或PEG-IODO与HS-Cys-T反应。
根据本发明,在本发明中使用的缩写词具有下面的含义:
Tα1-胸腺素α1,
PEG-聚乙二醇,
PEG-MAL-马来酰亚胺基聚乙二醇,
PEG-VS-乙烯砜基聚乙二醇,
PEG-IODO-碘代乙酰胺基聚乙二醇,
Ala-丙氨酸,
Asn-天冬酰胺,
Asp-天冬氨酸,
Cys-半胱氨酸,
Glu-谷氨酸,
Ile-异亮氨酸,
Lys-赖氨酸,
Leu-亮氨酸,
Ser-丝氨酸,
Thr-苏氨酸,
Val-缬氨酸,
Ac-乙酰基,
Boc-叔丁氧羰基,
Fmoc-芴甲氧羰基,
DMF-二甲基甲酰胺,
DCC-二环己基碳二亚胺,
HBTU-2-(1H-1-羟基苯并三唑)-1,1,3,3-四甲基脲六氟磷酸,
HOBT-1-羟基苯并三唑,
HOSu-N-羟基琥珀酰亚胺,
NMM-N-甲基吗啡啉,
TFA-三氟乙酸,
Ts-Cl-对甲苯磺酰氯
EDT-巯基乙醇,
RP-HPLC-反相高效液相色谱,
IFN-干扰素。
本发明中所有氨基酸构型除注明为D-型外,均为L-型。
根据本发明,本发明所涉及的平均分子量由几百到几万的PEG-OH可
作为商品化试剂购买到,PEG-NH2可以购买或通过以下反应得到:
![]()
将PEG-NH2分别与马来酸酐、乙烯基氯化亚砜、碘代乙酸酐反应得
PEG-MAL、PEG-VS和PEG-IODO。例如PEG-MAL通过以下反应得到:
![]()
Tα1全序列或含Tα1(17-24)序列的任意片段可用常规的固相或液相多
肽合成法合成,在合成过程中很容易在N-端或C-端引入一个Cys,将含
Cys的肽链溶于水中,用碳酸氢钠调pH7-8,加入3倍当量的PEG-MAL
或PEG-MAL或PEG-VS和PEG-IODO室温搅拌反应,用反相高效液相色谱
纯化得PEG修饰的Tα1或含Tα1(17-24)序列的片段。PEG-MAL修饰Cys-T
的反应如下:
![]()
本发明以平均分子量为750、2000和5000的CH3O-PEG-OH(mPEG-OH)
为原料,合成了系列PEG的马来酰亚胺衍生物(mPEG-MAL)。应用固相多
肽合成法,分别在T的N-端和C-端引入一个半胱氨酸分子,将多肽从树
脂上裂解下来并经反相高效液相色谱(RP-HPLC)纯化得Cys-T和
T-Cys-NH2。将Cys-T或T-Cys-NH2溶于水中,用碳酸氢钠调pH7-8,加
入3倍当量的mPEG-MAL,室温搅拌反应,RP-HPLC监测反应进程。反应
完成后,用RP-HPLC纯化产物得到了平均分子量为750、2000和5000的
mPEG-MAL修饰T的N-端和C-端的产物。各化合物经RP-HPLC分析为单一
峰,经质谱和氨基酸组成分析表明结构正确。
本发明进一步涉及式(II)化合物:
[PEG-X-(CH2)mCO-Y]z-T (II)
其中T表示天然Tα1全序列或含Tα1(17-24)序列的任意片段,X=O、
NH或NHCO,Y=O或NH,m=0-6,z=1-11,并且T序列中任意位点
的氨基或羟基可经一个或多个PEG分子共价修饰,如天然Tα1全序列中
N-端去乙酰化后的氨基和14、17、19、20位赖氨酸侧链氨基,1、8、9、
位丝氨酸的侧链羟基和7、12、13位苏氨酸的侧链羟基。
本发明进一步涉及式(III)化合物,
T-[CO-Y-PEG]z (III)
其中,T表示天然Tα1全序列或含Tα1(17-24)序列的任意片段,Y=O
或NH,z=1-10,并且T序列中任意位点的羧基可经一个或多个PEG分
子共价修饰,如天然Tα1全序列中C-端羧基,2、6、15位天冬氨酸的侧
链羧基和10、18、21、24、25、27位谷氨酸的侧链羧基。
根据本发明,将PEG-OH或PEG-NH2先分别与光气、草酰氯、C2-C8卤
代酸、C3-C8二酸酐反应,再与HOSu反应得PEG-X-(CH2)mCOOSu(m=0-6)。
用固相或液相多肽合成法合成T。将T溶于水中,用碳酸氢钠调pH7-8,
加入适量的PEG-X-(CH2)mCO-OSu,室温搅拌反应,可实现PEG对多肽的
N-端氨基、Lys侧链氨基、Ser或Thr侧链基的羟基修饰。
根据本发明,在PEG的一端先引入氨基、羧基或制备PEG化修饰的氨
基酸(如Fmoc-Lys(NH-COCH2-PEG)-OH、Fmoc-Glu(CO-NH-PEG)-OH
Fmoc-Asp(CO-NH-PEG)-OH),再用液相或固相法偶联到肽序列中去,可
实现对多肽的N-端氨基、C-端羧基、Lys侧链氨基、Asp或Glu侧链羧基
的修饰。
根据本发明,本发明的药物组合物制成适用于哺乳动物用的各种剂
型,例如用甘露醇作赋形剂制成注射剂。
根据本发明,本发明中所用术语“含Tα1(17-24)序列的任意片段”
是指Tα1的17位-24位的氨基酸序列及17位-24位氨基酸序列两端的
增减,并优选下面序列
R1-Lys-Glu-Lys-Lys-Glu-Val-Val-Glu-R2
R1=H、
Leu、
Asp-Leu、
Lys-Asp-Leu、
Thr-Lys-Asp-Leu、
Thr-Thr-Lys-Asp-Leu、
Ile-Thr-Thr-Lys-Asp-Leu、
Glu-Ile-Thr-Thr-Lys-Asp-Leu、
Ser-Glu-Ile-Thr-Thr-Lys-Asp-Leu、
Ser-Ser-Glu-Ile-Thr-Thr-Lys-Asp-Leu、
Thr-Ser-Ser-Glu-Ile-Thr-Thr-Lys-Asp-Leu、
Asp-Thr-Ser-Ser-Glu-Ile-Thr-Thr-Lys-Asp-Leu、
Val-Asp-Thr-Ser-Ser-Glu-Ile-Thr-Thr-Lys-Asp-Leu、
Ala-Val-Asp-Thr-Ser-Ser-Glu-Ile-Thr-Thr-Lys-Asp-Leu、
Ala-Ala-Val-Asp-Thr-Ser-Ser-Glu-Ile-Thr-Thr-Lys-Asp-Leu、
Asp-Ala-Ala-Val-Asp-Thr-Ser-Ser-Glu-Ile-Thr-Thr-Lys-Asp-Leu、
Ser-Asp-Ala-Ala-Val-Asp-Thr-Ser-Ser-Glu-Ile-Thr-Thr-Lys-Asp-Leu。
R2=H、Glu、Glu-Ala、Glu-Ala-Glu、Glu-Ala-Glu-Asn。
根据本发明,与免疫缺陷或免疫功能低下有关的疾病举例有:乙型
肝炎,丙型肝炎,非小细胞肺癌,黑色素瘤或艾滋病,冠状病毒引起的
SARS。
具体实施方式
实施例
下述实施例代表本发明的说明性实施方案,但本发明不受这些实施例
的限制。实施例所用平均分子量为5000的mPEG-OH为Sigma产品,固相
合成载体Wang树脂为ACT产品,TFA为ACROS产品,Rink酰胺树脂、DCC、
HOBT、HBTU、Fmoc-保护氨基酸为上海吉尔生化产品。
实施例1 Cys(mPEG5000-MAL)-Tα1的制备
1.1 mPEG5000-MAL的合成
称取mPEG5000-OH 20g(4mmol)置于250ml反应瓶中,加入100ml
CH2Cl2,固体溶解后再加入3.0ml Et3N(20mmmol)和3.8g Ts-Cl(20mmol),
室温搅拌反应。TLC监测反应完全后,旋转蒸发除去溶剂,加100ml无水
乙醚沉淀出固体,得15.2g mPEG5000-OTs,收率70%。
将15g mPEG5000-OTs(3mmol)溶于30ml DMF,加入1.68g(18mmol)邻
苯二甲酰亚胺钾盐,120℃反应4小时。减压蒸去溶剂,将残余物溶于50ml
无水乙醇,加入2.0ml水合肼,回流反应4小时。旋转蒸发除去溶剂,
将残余物溶于30ml CH2Cl2,滤去不溶物,再将滤液旋转蒸发除去溶剂,
用无水乙醚沉淀出固体,得12.5g mPEG5000-NH2,收率83%。
将1.25g mPEG5000-NH2溶于20ml二氧六环中,加入马来酸酐0.1g,80℃
搅拌反应30min。减压蒸去溶剂,加入50ml无水乙醚,冷却沉淀出固体,
滤集固体,干燥后得1.10g。将所得固体溶于15ml乙酸酐,加入0.5g
乙酸钠,100℃搅拌反应45min。减压蒸去溶剂,将残余物用二氯甲烷
溶解,将滤液浓缩至干,加入无水乙醚,沉淀出固体,滤集、干燥后得
浅黄色固体0.61g mPEG5000-MAL,收率48%。
1.2 Cys-Tα1的合成
用固相法合成Cys-Tα1:以0.5mmol Wang树脂为固相载体,
Fmoc-AA-OH(2.0mmol)作为原料,DCC(2.0mmol)-HOBT(2.0mmol)作缩合剂
按Tα1的氨基酸序列合成全保护肽链,得2.9g Fmoc-Tα1-树脂。称取290mg
Fmoc-Tα1-树脂(0.1mmol),以20%哌啶/DMF脱除Fmoc后,用
DCC(2.0mmol)-HOBT(2.0mmol)将Fmoc-Cys(Trt)-OH(2.0mmol)偶联到树
脂上,再以20%哌啶/DMF脱除Fmoc后得Cys-Tα1-树脂。将树脂干燥后,
以EDT-间甲酚-TFA作裂解液,0℃反应90分钟,滤除树脂,将滤液旋转
蒸发除去TFA,加无水乙醚沉淀出白色固体,滤集固体,溶于水中,冰冻
干燥得白色干粉120mg。RP-HPLC纯化,FAB-MS分析,M+1峰:3170(理
论值:3169)。
1.3 Cys(mPEG5000-MAL)-Tα1的合成
将经RP-HPLC纯化后的Cys-Tα1溶于水中,以碳酸氢钠调pH至7-8,加
入3倍当量的mPEG5000-MAL,室温反应,用RP-HPLC监测反应进程和分
离产物。
Cys(mPEG5000-MAL)-Tα1经MALDI-TOF-MS分析,在8350附近有一系列
峰,相邻两峰分子量相差约44,具有聚乙二醇的典型结构特征。酸水解
(6N盐酸水溶液,110℃,22小时)的氨基酸组成比例分析与理论值相符:
Asp,4.00(4);Thr,2.81(3);Ser,2.75(3);Glu,6.57(6);Ala,3.00(3);
Val,2.58(3);Ile,1.00(1);Leu,1.08(1);Lys,4.31(4)。
实施例2 Tα1(17-24)-Cys(mPEG5000-MAL)-NH2的制备
2.1 Tα1(17-24)-Cys-NH2的合成
以0.1mmol Rink酰胺树脂作载体,Fmoc-AA-OH(0.2mmol)作为原料,
HBTU(0.2mmol)-NMM(0.3mmol)作缩合剂,按Tα1(17-24)的氨基酸序列合
成全保护肽树脂。以EDT-间甲酚-TFA作裂解液,0℃反应90分钟,滤除
树脂,将滤液旋转蒸发除去TFA,加无水乙醚沉淀出白色固体,滤集固体,
溶于水中,冰冻干燥得白色干粉20mg。RP-HPLC纯化,FAB-MS分析,M+1
峰:1091(理论值:1090)。
2.2 Tα1(17-24)-Cys(mPEG5000-MAL)-NH2的合成
将经RP-HPLC纯化的Tα1(17-24)-Cys-NH2溶于水中,以碳酸氢钠调pH
至7-8,加入3倍当量的mPEG5000-MAL,室温反应2小时,用RP-HPLC分离产
物。
Tα1(17-24)-Cys(mPEG5000-MAL)-NH2-Tα1经MALDI-TOF-MS分析,在
6182附近有一系列峰,相邻两峰分子量相差约44,具有聚乙二醇的典型
结构特征。酸水解(6N盐酸水溶液,110℃,22小时)的氨基酸组成比例
分析与理论值相符:Glu,3.41(3);Val,1.52(2);Lys,3.07(3)。
实施例3 Tα1及其类似物对小鼠脾细胞产生IFN-γ的诱生作用
断头放血处死小鼠,无菌条件下迅速取出脾脏,放入RPMI1640液
中。将脾脏放在100目不锈钢网上或尼龙网中用针芯或三角玻棒研磨,
制成脾细胞悬液。用培养液离心洗涤脾细胞一次后,加入Tris-NH4Cl缓
冲液(0.16M NH4Cl和0.17M Tris按9∶1混合,pH7.2)作用3-5分钟,
溶解RBC,再用培养液离心洗涤两次。用苔盼蓝染色,活细胞数需在95%
以上。用10%小牛血清1640液将细胞浓度调整到1.25×107个/mL备用。
将脾细胞加入到培养无菌48孔培养板中,每孔800μL;再加入表1所示
的不同浓度待测样品和ConA 100μL(终浓度0.5μg/mL和1.0μg/mL),置
5%CO2培养箱中,37℃培养24小时,离心取上清,用小鼠IFN-γ检测试剂
盒测定IFN-γ的含量。
表1
样品名称
样品浓度(μg/mL)
IFN-γ(ng/mL)
ConA
(0.5μg/mL)
ConA
(1.0μg/mL)
1640培养液
-
27.3
45.2
Zadaxin
0.1
1.0
10.0
37.8
33.9
25.8
9.5
22.8
16.8
|
Tα1
0.1
1.0
10.0
25.0
34.0
28.4
15.1
33.9
35.4
|
Cys(mPEG5000-MAL)-Tα1
0.1
1.0
10.0
29.0
26.7
33.5
21.7
13.6
27.3
|
Cys(mPEG2000-MAL)-Tα1
0.1
1.0
10.0
22.9
12.8
12.0
38.9
26.4
19.2
|
注:Zadaxin为赛生公司的商品化Tα1,空白对照细胞培养液上清的IFN-γ
浓度为13.8ng/mL。
实施例4 Tα1衍生物的体外抗SARS病毒实验
生长成片的96孔塑胶板培养的Vero E6细胞,倾出培养液后,加入
100TCID50的SARS病毒,吸附2小时,倾出病毒,加入待测样品,终浓
度为100μg/ml,继续培养7天,每天在显微镜下观察Vero E6细胞病变
程度,结果如表2所示:
表2
组别
浓度(μg/ml)
100TCID50的结果
病毒对照(未加Tα1衍生物)
0
4+/4
Cys(mPEG5000-MAL)-Tα1
100
4-/4
Cys(mPEG5000-MAL)-Tα1(17-24)
100
4-/4
Tα1-Cys(mPEG5000-MAL)-NH2
100
4+/4
注:4-/4表示4个孔都无病毒繁殖,即阴性;4+/4表示4个孔均为
阳性。
结论:Cys(mPEG5000-MAL)-Tα1和Cys(mPEG5000-MAL)-Tα1(17-24)
在100μg/ml时有体外抗SARS病毒活性,Tα1-Cys(mPEG5000-MAL)-NH2
在100μg/ml时无体外抗SARS病毒活性。