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KR100890989B1 - Mono modified exendin with polyethylene glycol or its derivatives and uses thereof - Google Patents

Mono modified exendin with polyethylene glycol or its derivatives and uses thereof

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KR100890989B1
KR100890989B1 KR1020070038655A KR20070038655A KR100890989B1 KR 100890989 B1 KR100890989 B1 KR 100890989B1 KR 1020070038655 A KR1020070038655 A KR 1020070038655A KR 20070038655 A KR20070038655 A KR 20070038655A KR 100890989 B1 KR100890989 B1 KR 100890989B1
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KR
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exendin
polyethylene glycol
peg
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윤유석
채수영
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이강춘
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Abstract

본 발명은 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체로 단일 수식된 엑센딘, 이의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엑센딘의 27번 리신 잔기에 폴리에틸렌글리콜을 결합시켜 천연 엑센딘과 유사한 생물학적 활성도를 나타내면서 약물의 체내 반감기를 증가시키고 폴리에틸렌글리콜의 결합위치 및 결합 수의 다양성에서 오는 부작용을 최소화한 폴리에틸렌글리콜이 단일 수식된 엑센딘을 제조함으로써, 인슐린 과다분비, 또는 혈장 글루코스 저하, 위 또는 장 운동 억제, 위 또는 장 공복 억제, 또는 음식 섭취 억제에 의해 유발될 수 있는 질환들의 치료에 유용하게 사용될 수 있으며, 특히 당뇨병, 비만 및 과민성 장 증후군에 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a single modified exendin with polyethylene glycol or a derivative thereof, a method for preparing the same, and a use thereof. More specifically, the present invention relates to polyethylene glycol at the lysine residue of exendin 27 to provide biological activity similar to that of natural exendin. Inhibition of insulin hypersecretion, or lowering plasma glucose, suppressing gastric or intestinal motility, by producing a single modified exendin, which increases the body's half-life of the drug and minimizes the side effects of the polyethylene glycol binding sites and the number of bonds. It may be useful for the treatment of diseases that may be caused by suppressing stomach or intestinal fasting, or inhibiting food intake, and particularly useful in diabetes, obesity and irritable bowel syndrome.

Description

폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체로 단일 수식된 엑센딘, 이의 제조방법 및 이의 용도{Mono modified exendin with polyethylene glycol or its derivatives and uses thereof}Monomodified exendin with polyethylene glycol or its derivatives and uses thereof

본 발명은 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체로 단일 수식된 엑센딘, 이의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a single modified exendin with polyethylene glycol or a derivative thereof, a method for preparing the same, and a use thereof.

글루카곤-유사 펩티드-1(glucagon-like peptide-1, 이하 GLP-1)은 인슐린 분비 자극, 글루카곤 분비 억제, 위 공복 억제, 위 운동 또는 장 운동 억제, 글루코스 사용 증진 및 체중 감량 유도와 같은 다양한 생물학적 효과를 유도한다. 또한, GLP-1은 제 2형 당뇨병인 인슐린 비-의존성 진성 당뇨병(Type Ⅱ diabetes, Non-insulin dependence diabetes mellitus, NIDDM)이 진행됨에 따라 유발되는 췌장 β-세포 퇴화의 예방 및 신생 β-세포의 생성촉진에 의한 인슐린 분비능의 회복 등의 작용을 할 수 있는 것으로 알려져 있다. 특히, GLP-1의 현저한 특성은 인슐린 요법, 또는 인슐린 발현 증가에 의해 작용하는 경구 용법 및 몇몇 유형을 이용하는 경우에 나타나는 저혈당증 관련 위험을 수반하지 않고 인슐린 분비를 자극하는 능력에 있다. 뿐만 아니라, 혈당 강하제인 술폰요소제(sulfonylurea) 등의 장기 복용에 따른 췌장 내 β-세포의 사멸 및 괴사 등의 부작용을 수반하지 않는 것으로 알려져 있다. 따라서 제 2형 당뇨병의 치료에 있어서 매우 유효한 물질로 생각된다. Glucagon-like peptide-1 (GLP-1) is a variety of biological agents, such as stimulating insulin secretion, inhibiting glucagon secretion, inhibiting gastric fasting, inhibiting gastric or intestinal motility, enhancing glucose use and inducing weight loss. Induce effect. GLP-1 also prevents pancreatic β-cell degeneration caused by the progression of type II diabetes, Type II diabetes, and non-insulin dependence diabetes mellitus (NIDDM). It is known to be able to restore the insulin secretion ability by the production promotion. In particular, a salient feature of GLP-1 lies in its ability to stimulate insulin secretion without the risks associated with insulin therapy, oral use that acts by increased insulin expression, and the risks associated with hypoglycemia with some types. In addition, it is known that no side effects such as death and necrosis of β-cells in the pancreas following long-term administration of a blood sugar lowering agent, such as sulfonylurea. Therefore, it is considered to be a very effective substance in the treatment of type 2 diabetes.

그러나, GLP-1 자체의 활성이 불충분하고, 2가지의 절단된 자연 발생 펩티드인 GLP-1(7-37)OH 및 GLP-1(7-36)NH2가 생체 내에서 빠르게 제거되어 생체 내 반감기가 매우 짧다는 사실에 의해 GLP-1 펩티드가 관여하는 요법의 유용성이 제한되어 왔다. 특히, 내생적으로 생성된 디펩티딜 펩디다제 IV(dipeptidyl peptidase-Ⅳ, 이하 DPP-Ⅳ)는 N-말단 히스티딘(7번) 및 알라닌 잔기(8번)를 제거함으로써 GLP-1 펩티드를 불활성화시키며, 이것이 짧은 생체 내 반감기에 대한 주요 원인인 것으로 알려져 있다 (O' Harte et al., 2000).However, the activity of GLP-1 itself is insufficient, and two cleaved naturally occurring peptides, GLP-1 (7-37) OH and GLP-1 (7-36) NH 2, are rapidly eliminated in vivo and thus in vivo. The very short half-life has limited the usefulness of the therapy involving GLP-1 peptides. In particular, endogenously produced dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV) inactivates the GLP-1 peptide by removing the N-terminal histidine (No. 7) and alanine residue (No. 8). This is known to be the major cause of short in vivo half-life (O 'Harte et al., 2000).

이에, DPP-IV 저해제를 사용하여 GLP-1의 분해를 억제하거나(P93/01, NVP-LAF237, NVP-DPP728, 815541A, 823093, MK-0431 등) GLP-1 수용체 작용물질 또는 GLP-1 유도체를 이용해(엑센딘, 리라글루타이드, GLP-1/CJC-1131 등) 생물학적 활성을 유지하면서 GLP-1 펩티드의 소실 반감기를 연장시키거나 신체로부터 펩티드 제거율을 감소시키기 위한 다양한 접근법이 시도되고 있다. Thus, DPP-IV inhibitors can be used to inhibit degradation of GLP-1 (P93 / 01, NVP-LAF237, NVP-DPP728, 815541A, 823093, MK-0431, etc.) or GLP-1 receptor agonists or GLP-1 derivatives. Various approaches have been attempted to prolong the loss half-life of GLP-1 peptides or reduce the rate of peptide removal from the body while maintaining biological activity (exendin, liraglutide, GLP-1 / CJC-1131, etc.).

또한, 혈당 농도를 저하시키는 다른 군의 폴리펩티드인 엑센딘은 존 엥(John Eng)에 의해 처음 제시되었으며(미국 등록특허 제5424286호) 엑센딘-4는 아래와 같은 서열구조를 갖고 GLP-1(7-36)NH2와 일부 서열 유사성(53%)을 나타낸다(Goke et al., 1993).In addition, exendin, another group of polypeptides that lower blood sugar levels, was first presented by John Eng (US Pat. No. 5,542,286). Exendin-4 has the following sequence structure and GLP-1 (7). -36) shows some sequence similarity (53%) with NH 2 (Goke et al., 1993).

His1-Gly-Glu-Gly-The-Phe-The-Ser-Asp-Leu-Ser-Lys12-Gln-Met-Glu-Glu-Glu-Ala-Val-Arg-Leu-Phe-Ile-Glu-Trp-Leu-Lys27-Asn-Gly-Gly-Pro-Ser-Ser-Gly-Ala-Pro-Pro-Pro-Ser-NH2 His1 -Gly -Glu-Gly-The-Phe-The-Ser-Asp-Leu-Ser- Lys12 -Gln-Met-Glu-Glu-Glu-Ala-Val-Arg-Leu-Phe-Ile-Glu-Trp- Leu- Lys27 -Asn-Gly-Gly-Pro-Ser-Ser-Gly-Ala-Pro-Pro-Pro-Ser-NH 2

한편, 엑센딘은 독도마뱀 또는 구슬도마뱀의 독에서 발견되며 엑센딘-3은 멕시코 구슬도마뱀인 헬로더마 호리덤(Heloderma horridum)의 독에 존재하고, 엑센딘-4는 아메리칸 독도마뱀인 헬로더마 서스펙텀(Heloderma suspectum)의 독에 존재한다. 엑센딘-4는 2번 및 3번 위치에서만 엑센딘-3과 상이하다. 포유동물류에서 DPP-IV에 의한 분해에 대해 저항성을 가지며 DPP-IV에 대해 2분 이하의 반감기를 갖는 GLP-1보다 더 긴 반감기를 갖고 있다(Kieffer TJ et al., 1995). In vivo 실험에서 2~4시간의 반감기를 나타내며 1일 2~3회 복강투여로 충분한 혈중 농도에 도달할 수 있음이 밝혀진 바 있다(Fineman MS et al., 2003). 또한, 엑센딘-4는 위장관 운동성을 조절하고 음식섭취를 감소시켜주며 혈장 글루카곤을 억제한다고 알려져 있는데(미국 등록특허 제6858576호, 제6956026호 및 제6872700호), 엑센딘-4의 혈당조절작용과 관련하여 엑센딘-4 단일요법뿐만 아니라 술포닐우레아 또는 메트포민 등의 항당뇨병 치료제와의 병용요법 모두에서 28일간의 투여 후 1% 범위 내에서 혈액 내 포도당과 결합한 혈색소(헤모글로빈)의 양을 의미하는 당화혈색소(HbA1C)의 수치를 낮추었다고 보고되었다(Egan JM et al., 2003). 최근에는 Byetta™라는 상표로 합성 엑센딘-4가 미국 식품의약품안전청으로부터 시판 허가되었다.On the other hand, exendin is found in the venom or bead venom, and exendin-3 is present in the venom of the Mexican beaded lizard Heloderma horridum, and exendin-4 is the american venom lizard It is present in the poison of Heloderma suspectum. Exendin-4 differs from exendin-3 only at positions 2 and 3. It has a longer half-life than GLP-1 in mammals that is resistant to degradation by DPP-IV and has a half-life of less than 2 minutes for DPP-IV (Kieffer TJ et al., 1995). In vivo experiments have shown that it has a half-life of 2 to 4 hours and can reach sufficient blood levels by intraperitoneal administration 2-3 times a day (Fineman MS et al., 2003). In addition, exendin-4 is known to regulate gastrointestinal motility, reduce food intake, and inhibit plasma glucagon (US Pat. Nos. 6858576, 6956026, and 6872700). In relation to exendin-4 monotherapy as well as combination therapy with antidiabetic agents such as sulfonylurea or metformin, the amount of hemoglobin bound to glucose in the blood within 1% after 28 days of administration. Has been reported to lower levels of glycated hemoglobin (HbA1C) (Egan JM et al., 2003). Recently, Synthetic Exendin-4 under the trademark Byetta ™ was licensed for sale by the US Food and Drug Administration.

한편, 폴리에틸렌글리콜(PEG)는 HO-(-CH2CH2O-)n-H의 구조를 갖는 고분자 화합물로, 친수성이 강하기 때문에 의약 단백질에 결합시켜 그 용해도를 증가시킬 수 있다. 또한 적절하게 결합시키면 효소활성, 수용체 결합과 같은 주요 생물학적 기능들을 유지하면서 수식된 단백질의 분자량을 증가시킴으로써, 신장여과를 감소시키고 외부항원을 인식하는 세포와 항체로부터 단백질을 보호하며 분해효소에 의한 단백질의 분해도 감소시킬 수 있다. 이와 같이 단백질에 결합 가능한 폴리에틸렌글리콜의 분자량 범위는 대략 1,000~100,000으로, 분자량이 1,000 이상일 경우에는 독성이 상당히 낮은 편으로 알려져 있다. 상기 폴리에틸렌글리콜의 분자량 범위가 1,000~6,000인 것은 전신에 분포하고 신장을 통해 대사되면, 특히 분자량 40,000인 폴리에틸렌글리콜은 혈액과 간을 포함한 기관들에 분포되고 대사는 간에서 이루어지는 것으로 알려져 있다.On the other hand, polyethylene glycol (PEG) is a high-molecular compound having a structure of HO-(-CH 2 CH 2 O-) n -H, because of its high hydrophilicity can be coupled to the pharmaceutical protein to increase its solubility. Proper binding also increases the molecular weight of the modified protein while maintaining key biological functions such as enzymatic activity and receptor binding, thereby reducing kidney filtration, protecting the protein from cells and antibodies that recognize external antigens, and by protease Can also reduce the decomposition. As such, the molecular weight range of polyethylene glycol that can bind to protein is approximately 1,000 to 100,000, and when the molecular weight is 1,000 or more, toxicity is known to be quite low. When the molecular weight range of the polyethylene glycol is 1,000 ~ 6,000 is distributed throughout the body and metabolized through the kidney, especially polyethylene glycol having a molecular weight of 40,000 is known to be distributed in organs including blood and liver and metabolism is made in the liver.

일반적으로, 비경구(parenteral) 경로를 통해 투여되는 의학적, 약리학적으로 유용한 단백질들은 생체 내에서 항원성을 가지며, 대체로 수용성이 좋지 않고 체내 잔존기간이 짧다는 단점이 있어 이를 극복하고자 하는 연구가 수행되고 있다. 미국 등록특허 제4179337호에서는, 폴리에틸렌글리콜과 결합된 단백질 및 효소 등을 치료제로 사용할 경우, 폴리에틸렌글리콜이 갖는 장점인 항원성의 감소, 수용성의 증가, 체내 잔류 기간 증가 등의 효과를 얻을 수 있음을 개시하고 있다. 이 특허 이후, 생리활성 단백질을 폴리에틸렌글리콜과 결합시켜 그 단점을 극복하고자 하는 시도가 이루어져 왔다. 예를 들면, 베로네즈 등을 리보뉴클레아제(ribonuclease)와 수퍼옥사이드 디스뮤타제(superoxide dismutase)를 PEG와 결합시켰으며(Veronese et al., 1985), 미국 등록특허 제4766106호 및 미국 등록특허 제4917888호에서는 단백질들에 PEG를 포함한 폴리머를 결합시켜 단백질의 수용성을 증가시킨 내용을 개시하고 있다. 또한 미국 등록특허 제4902502호에서는 폴리에틸렌글리콜 또는 다른 폴리머들을 재조합 단백질에 결합시켜 항원성을 줄이고 체내 잔존기간을 증가시키는 것에 대해서 개시하고 있다.In general, medical and pharmacologically useful proteins administered through the parenteral route are antigenic in vivo, generally have poor water solubility and short duration of life. It is becoming. U.S. Patent No. 4179337 discloses that the use of proteins and enzymes combined with polyethylene glycol as therapeutic agents provides the advantages of reducing the antigenicity, increasing water solubility, and increasing the retention period of the body, which are advantages of polyethylene glycol. Doing. Since this patent, attempts have been made to combine the bioactive proteins with polyethylene glycol to overcome their disadvantages. For example, Veronese et al. Combined ribonuclease and superoxide dismutase with PEG (Veronese et al., 1985), US Patent No. 4766106 and US Patent No. No. 4917888 discloses binding of polymers containing PEG to proteins to increase the water solubility of the protein. U.S. Patent No. 44902502 also discloses the binding of polyethyleneglycol or other polymers to recombinant proteins to reduce antigenicity and increase body persistence.

반면, 상기와 같은 장점에도 불구하고 폴리에틸렌글리콜과 단백질 결합에 있어서, 상기 폴리에틸렌글리콜은 대개 결합할 단백질의 하나 또는 그 이상의 자유 리신(lysine, Lys) 잔기에 공유결합을 통해 결합하게 되는데, 이때 단백질의 표면 부위 중 단백질의 활성도와 직접적인 관계가 있는 부위가 폴리에틸렌글리콜과 결합할 경우, 그 부위는 더 이상 생물학적 기능을 수행할 수 없게 되어 단백질의 활성도가 감소하게 되는 문제가 있다. 또한, 폴리에틸렌글리콜과 리신 잔기의 결합은 대개 무작위적으로 일어나게 되므로 결합 위치에 따라 많은 종류의 폴리에틸렌글리콜과 단백질 배합체(conjugate)들이 혼합물로 존재하게 되므로 원하는 배합체를 순수 분리하는 과정이 복잡해지는 문제가 있다.On the other hand, despite the above advantages, in polyethylene and protein binding, the polyethylene glycol is usually covalently bound to one or more free lysine (lysine) residues of the protein to be bound, wherein If a portion of the surface portion directly related to the activity of the protein is combined with polyethylene glycol, the portion is no longer able to perform a biological function there is a problem that the activity of the protein is reduced. In addition, since the binding of the polyethylene glycol and lysine residues occurs at random, many kinds of polyethylene glycol and protein conjugates exist as a mixture depending on the binding position, which makes the process of purely separating a desired compound complicated. There is.

이에, 반감기가 짧고 치료학적으로 유용성이 존재하는 GLP-1 또는 그 유사체 및 엑센딘의 폴리에틸렌글리콜화도 다양하게 시도되고 있다. 국제공개특허 제04/093823호에서는 폴리에틸렌글리콜화 되지 않은 펩티드에 비해 반감기가 연장되고 제거율이 감소된 생물학적으로 활성인 펩티드를 생성하는 하나 이상의 폴리에틸렌글리콜 분자와 커플링된 GLP-1 화합물 또는 그의 유도체에 관해 기술되어 있다. 펩티드의 특정 아미노산 부위에 1 또는 2개의 시스테인(Cysteine, Cys) 잔기를 혼입시키면 티올기가 제공되고, 이 티올기에 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체(특히 폴리에틸렌글리콜-말레이미드)가 공유결합되어 폴리에틸렌글리콜화 된 GLP-1 화합물을 생성시키거나 GLP-1 펩티드, 그의 유사체 또는 단편의 리신 잔기 또는 카르복시 말단이 하나 이상의 폴리에틸렌글리콜 분자 또는 폴리에틸렌글리콜 유도체에 공유결합되어 소실 반감기가 연장되고 제거율이 감소된 분자를 생성시킨다. 상기 국제공개특허 제04/093823호에서 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체는 GLP-1 또는 GLP-1 유사체 펩티드 화합물의 26번 및 34번 위치에 존재하는 시스테인, 18, 22 및 26번 위치의 1 내지 3개의 리신 잔기, 또는 펩티드의 카르복시 말단 아미노산에서 부착될 수 있다고 개시하고 있다. 또한, 하나의 펩티드 분자 내에 1개 내지 6개의 폴리에틸렌글리콜가 부착될 수 있으며, 바람직한 폴리에틸렌글리콜 분자량은 20,000 내지 40,000 달톤으로 제시되어 있다. 상기 국제공개특허 제04/093823호에 의해 제조된 폴리에틸렌글리콜화된 GLP-1 화합물은 천연 GLP-1 화합물 또는 Val8-GLP-1(7-37)OH에 비해 반감기가 증가하고 제거율이 감소되면서도 천연 GLP-1의 생물학적 활성을 전부 또는 일부 유지하는 효과가 존재한다고 개시하고 있다.Accordingly, various attempts have been made to polyethyleneglycol GLP-1 or its analogs and exendin, which have a short half-life and have therapeutic utility. International Publication No. 04/093823 discloses a GLP-1 compound or derivative thereof coupled to one or more polyethyleneglycol molecules that produce biologically active peptides having extended half-lives and reduced removal rates compared to non-glycoglycolated peptides. Is described. Incorporation of one or two Cysteine (Cys) residues into specific amino acid sites of the peptide provides a thiol group, which is covalently bonded to polyethylene glycol or its derivatives (especially polyethylene glycol-maleimide) to a GLP that is polyethylene glycolated. The -1 compound is produced or a lysine residue or carboxy terminus of a GLP-1 peptide, analog or fragment thereof is covalently linked to one or more polyethyleneglycol molecules or polyethyleneglycol derivatives to produce molecules with extended half-life and reduced removal rates. Polyethyleneglycol or derivatives thereof in International Publication No. 04/093823 refer to 1 to 3 cysteines at positions 26 and 34 of GLP-1 or GLP-1 analogue peptide compounds, 1 to 3 at positions 18, 22 and 26. It is disclosed that it may be attached at the lysine residue, or at the carboxy terminal amino acid of the peptide. In addition, one to six polyethyleneglycols may be attached in one peptide molecule, and preferred polyethyleneglycol molecular weights are shown as 20,000-40,000 daltons. Polyethyleneglycolated GLP-1 compounds prepared by International Patent Publication No. 04/093823 have increased half-lives and reduced removal rates compared to natural GLP-1 compounds or Val 8- GLP-1 (7-37) OH. It is disclosed that there is an effect of maintaining all or part of the biological activity of native GLP-1.

미국등록특허 제6924264호에서는 또 다른 형태의 수식화된 엑센딘 및 엑센딘 작용제에 대해 기술되어 있다. 엑센딘-4에는 폴리에틸렌글리콜과 결합할 수 있는 3개의 부위가 존재한다(N-말단의 히스티딘, 12번 및 27번의 리신기). 상기 미국등록특허 제6924264호에서 사용된 폴리에틸렌글리콜의 분자량은 5,000 내지 12,000 달톤이며 엑센딘-4에 존재하는 두 개의 리신 입실론-아미노기와 공유결합을 할 수 있고 폴리에틸렌글리콜화로 분자량이 증가된 엑센딘은 1차적으로 단백질 가수분해되는 GLP-1와는 달리 거의 대부분 신장 여과(renal filtration)를 통해 혈장에서 제거되는 장점을 제공한다고 개시하고 있다. US Pat. No. 6,264,264 describes another form of modified exendin and exendin agonist. Exendin-4 has three sites capable of binding to polyethylene glycol (N-terminal histidine, lysine groups 12 and 27). The molecular weight of polyethylene glycol used in US Pat. No. 6,264,264 ranges from 5,000 to 12,000 Daltons, and is capable of covalent bonding to two lysine epsilon-amino groups present in exendin-4. Unlike GLP-1, which is primarily hydrolyzed, it is said to provide the benefit of being removed from the plasma by almost all renal filtration.

상기의 다양한 접근법을 통해 천연 엑센딘에 비해 반감기가 연장되거나 효능이 증대된 엑센딘 화합물을 수득하였지만, 둘 이상의 폴리에틸렌글리콜 분자가 생물학적으로 활성인 작은 펩티드, 예컨대 GLP-1 또는 엑센딘에 공유결합되면, 분자를 치료제로 사용하기 부적합할 정도로 심각하고 불리한 특성, 예컨대 분자에 대한 불안정성 및 생물학적 활성의 감소가 발생할 위험이 존재한다. The various approaches above have yielded exendin compounds with extended half-lives or increased potency compared to natural exendin, but when two or more polyethyleneglycol molecules are covalently bound to a biologically active small peptide such as GLP-1 or exendin There is a risk of developing serious and adverse properties such as instability to the molecule and a decrease in biological activity that are unsuitable for use as a therapeutic agent.

이에, 본 발명에서는 엑센딘의 특정 위치에서만 폴리에틸렌글리콜로 단일 수식된 선택적으로 결합된 엑신딘-4를 제공함으로써, 여러 형태가 혼합된 폴리에틸렌글리콜-엑센딘에 비해 순도가 높고 엑센딘의 체내 잔존 시간을 증가시켜, 천연 엑센딘의 치료효과에 필요한 투여량이나 투여횟수를 줄일 수 있도록 향상된 약동학 프로필(pharmacokinetic profile)과 약리적 성질을 갖는 폴리에틸렌글리콜로 단일 수식된 엑센딘 및 이의 제조방법을 알아내고 본 발명을 완성하였다.Accordingly, in the present invention, by providing a single modified exyndin-4 modified with polyethylene glycol only at a specific position of the exendin, the purity of the exendin in the body is higher than that of the mixed polyethyleneglycol-exendin in various forms. To find out the exendin monomodified with polyethylene glycol having an improved pharmacokinetic profile and pharmacological properties to reduce the dose or frequency required for the therapeutic effect of the natural exendin and the preparation method thereof Was completed.

본 발명의 목적은 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체로 단일 수식된 엑센딘을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a single modified exendin with polyethylene glycol or a derivative thereof.

본 발명의 다른 목적은 상기 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체로 단일 수식된 엑센딘의 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention to provide a method for producing a single modified exendin with the polyethylene glycol or a derivative thereof.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체로 단일 수식된 엑센딘의 용도를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention to provide a use of a single modified exendin with the polyethylene glycol or derivatives thereof.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 목적은 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체로 단일 수식된 엑센딘을 제공한다.In order to achieve the above object, an object of the present invention provides a single modified exendin with polyethylene glycol or a derivative thereof.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체로 단일 수식된 엑센딘의 제조방법을 제공한다.In addition, another object of the present invention to provide a method for producing a single modified exendin with the polyethylene glycol or a derivative thereof.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체로 단일 수식된 엑센딘의 용도를 제공한다.Still another object of the present invention is to provide the use of a single modified exendin with the polyethylene glycol or a derivative thereof.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체로 단일 수식된 엑센딘 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 제공한다.The present invention provides a single modified exendin or a pharmaceutically acceptable salt thereof with polyethylene glycol or a derivative thereof.

본 발명의 일실시형태에 따른 상기 엑센딘은 천연 또는 재조합 엑센딘 가운데 어떠한 엑센딘도 바람직하게 수식될 수 있다. 다만, 이 경우 상기 엑센딘은 엑센딘-4인 것이 바람직하다. The exendin according to one embodiment of the present invention may be preferably modified with any exendin among natural or recombinant exendin. In this case, however, the exendin is preferably exendin-4.

또한, 본 발명의 일실시형태에 따른 상기 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체는 엑센딘-4의 27번 위치에 단일 수식되는 것이 바람직하다. 상기 엑센딘-4의 경우 상기 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체가 결합될 수 있는 자리가 3개 존재한다(N-말단의 히스티딘, 12번 및 27번의 리신기). 그러나, 2 이상의 자리가 상기 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체로 수식되면 약학적 용도로 사용하는 데 부적합할 정도로 타겟 분자에 대한 불안정성 및 생물학적 활성이 감소되기 때문이다.In addition, the polyethylene glycol or a derivative thereof according to an embodiment of the present invention is preferably modified by a single position at position 27 of exendin-4. In the case of the exendin-4, there are three sites to which the polyethylene glycol or a derivative thereof may be bound (N-terminal histidine, 12 and 27 lysine groups). However, if two or more sites are modified with the polyethyleneglycol or derivatives thereof, the instability and biological activity on the target molecule are reduced to an extent that is unsuitable for use in pharmaceutical applications.

본 발명의 일 실시형태에 따른 상기 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체는 직선형 또는 가지형 모두 엑센딘에 단일 수식될 수 있다. 이 경우, 상기 가지형 폴리에틸렌글리콜은 2 이상의 가지로 이루어지는 다중 가지형인 것도 포함할 수 있으며, 바람직하게는 3개의 가지로 이루어지는 폴리에틸렌글리콜이다.The polyethyleneglycol or derivatives thereof according to an embodiment of the present invention may be a single modification to exendin, both linear and branched. In this case, the branched polyethylene glycol may include a multi-branched branch composed of two or more branches, preferably polyethylene glycol consisting of three branches.

또한, 본 발명의 일시형태에 따른 상기 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체의 분자량은 2 ~ 60 kDa의 분자량을 갖는 것이 바람직하고, 20 ~ 45 kDa인 것이 더욱 바람직하다. 분자량이 상기 범위 미만인 경우에는 수식된 엑센딘의 체내 반감기 증가가 천연 엑센딘에 비해 크게 증가하지 않는다. 반면, 상기 범위를 초과하는 경우에는 상술한 바와 같이, 타겟 분자에 대한 불안정성 또는 생물학적 활성이 저하되는 결과를 초래할 수 있다.In addition, the molecular weight of the polyethylene glycol or derivatives thereof according to the embodiment of the present invention preferably has a molecular weight of 2 to 60 kDa, more preferably 20 to 45 kDa. If the molecular weight is less than the above range, the increase in half-life of the modified exendin does not increase significantly compared to natural exendin. On the other hand, in the case of exceeding the above range, as described above, instability or biological activity on the target molecule may be reduced.

상기 폴리에틸렌글리콜 유도체로는 메톡시폴리에틸렌글리콜 숙신이미딜프로피오네이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜 N-히드록시숙신이미드, 메톡시폴리에틸렌글리콜 프로피온알데히드, 메톡시폴리에틸렌글리콜 말레이미드, 이들의 다중 가지형 폴리에틸렌글리콜 등 중에서 어느 1종 이상이 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 메톡시폴리에틸렌글리콜 숙신이미딜프로피오네이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜 N-히드록시숙신이미드, 메톡시폴리에틸렌글리콜 프로피온알데히드, 이중가지형 메톡시폴리에틸렌글리콜 N-히드록시숙신이미드 또는 하기 화학식 1로 표시되는 삼중가지형 폴리에틸렌글리콜 유도체이다.Examples of the polyethylene glycol derivatives include methoxy polyethylene glycol succinimidyl propionate, methoxy polyethylene glycol N-hydroxysuccinimide, methoxy polyethylene glycol propionaldehyde, methoxy polyethylene glycol maleimide, and multiple kinds of polyethylene glycols. Any one or more may be selected from among others, but is not limited thereto. Preferably, methoxy polyethylene glycol succinimidyl propionate, methoxy polyethylene glycol N-hydroxysuccinimide, methoxy polyethylene glycol propionaldehyde, bi-branched methoxy polyethylene glycol N-hydroxysuccinimide or It is a triple branched polyethylene glycol derivative represented by the formula (1).

(상기 식에서(In the above formula

n은 1에서 1,000, m은 10에서 1,000까지의 정수값을 가지며, 엑센딘을 포함한 단백질 및 펩티드와 화학적으로 반응할 수 있는 작용기는 N-하이드록시석신이미드이며, Z는 엑신딘과 폴리에틸렌글리콜 사이의 연결쇄(linker) 역할을 하는 (CH2)S 또는 (CH2)SNHCO(CH2)S 그룹으로 S는 1에서 6까지의 정수 값을 나타낸다.)n has an integer value of 1 to 1,000, m has an integer value of 10 to 1,000, and the functional group capable of chemically reacting with proteins and peptides including exendin is N-hydroxysuccinimide, and Z is exyndine and polyethylene glycol. A (CH 2 ) S or (CH 2 ) S NHCO (CH 2 ) S group that acts as a linker between S , where S represents an integer value from 1 to 6.

또한, 본 발명은 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체, 엑센딘 및 환원제를 용매에 첨가하여 반응시키는 단계(단계 1); 상기 단계 1의 반응 혼합물을 일정온도하에 빛을 차단하고 일정시간 동안 보관하는 단계(단계 2); 상기 단계 2의 반응 완료 후, 미반응된 반응물들을 제거하는 단계(단계 3) 및 상기 단계 3의 미반응된 반응물질이 제거된 생성물로부터 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체로 단일 수식된 엑센딘을 분리 및 정제하는 단계(단계 4)를 포함하여 이루어지는 상기 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체로 단일 수식된 엑센딘을 제조하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of reacting by adding polyethylene glycol or derivatives thereof, exendin and a reducing agent to a solvent (step 1); Storing the reaction mixture of step 1 under light at a constant temperature for a predetermined time (step 2); After completion of the reaction of step 2, the step of removing unreacted reactants (step 3) and separating and purifying a single modified exendin with polyethylene glycol or a derivative thereof from the product from which the unreacted reactants of step 3 have been removed It provides a method for producing a single modified exendin from the polyethylene glycol or a derivative thereof comprising the step (step 4).

본 발명의 일실시형태에 따른 상기 단계 1에서 엑센딘에 대한 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체의 반응몰비는 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체의 종류에 따라 1:1~4의 범위 내에서 적절하게 선택되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 메톡시폴리에틸렌글리콜 프로피온알데히드는 1 내지 2의 반응몰비 사용하는 것이 바람직하고, 메톡시폴리에틸렌글리콜 숙신이미딜 프로피오네이트는 1 내지 4의 반응몰비로 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 용매는 인산완충액 또는 유기용매를 사용할 수 있으며, 상기 유기용매는 DMSO가 바람직하다. 상기 반응 몰비의 선택은 수식되는 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체의 분자 구조, 분자량뿐만 아니라 반응액의 pH, 반응 온도, 반응 시간 등을 고려해 바람직하게 선택될 수 있다.In step 1 according to an embodiment of the present invention, the reaction molar ratio of polyethylene glycol or derivatives thereof to exendin is preferably selected within a range of 1: 1 to 4 depending on the type of polyethylene glycol or derivatives thereof. . For example, methoxy polyethylene glycol propionaldehyde is preferably used in a reaction molar ratio of 1 to 2, and methoxy polyethylene glycol succinimidyl propionate is preferably used in a reaction molar ratio of 1 to 4. In addition, the solvent may be used a phosphate buffer or an organic solvent, the organic solvent is preferably DMSO. The reaction molar ratio may be preferably selected in consideration of the molecular structure and molecular weight of the polyethylene glycol or a derivative thereof modified, as well as the pH of the reaction solution, the reaction temperature, the reaction time, and the like.

또한, 상기 단계 1에서 반응물에 추가적으로 환원제를 사용할 수 있으며, 환원제로는 예를 들면, 적당한 농도의 NaCNBH3 또는 트리에틸아민 같은 환원제를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, a reducing agent may be additionally used in the reactant in step 1, and a reducing agent such as, for example, NaCNBH 3 or triethylamine may be used as a reducing agent, but is not limited thereto.

나아가, 상기 완충용액은 특별한 제한이 없으며, 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 완충용액으로서, 수식될 때 사용되는 폴리에틸렌글리콜에 대한 반응조건에 따라 적절하게 선택하여 사용될 수 있다.Furthermore, the buffer solution is not particularly limited and may be appropriately selected and used according to the reaction conditions for the polyethylene glycol used when modified as a buffer solution commonly used in the art.

본 발명의 일실시형태에 따른 상기 단계 2의 보관온도 및 시간 상기 반응몰비에 대하여 설명한 바와 같이, 수식되는 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체의 종류에 따라 적절하게 조절되는 것이 바람직하다. 4 ℃에서 2시간 동안 방치할 수도 있으며, 상온에서 더 짧은 시간 동안 방치할 수도 있다. 이는 수식되는 폴리에틸렌글리콜 및 이의 유도체의 반응성의 정도와 관계된다. 방치되는 동안 수식반응이 수행되며, 적당한 시간의 경과 후, 글리신 용액 등을 사용하여 멈추게 할 수 있다.Storage temperature and time of step 2 according to an embodiment of the present invention, as described for the reaction molar ratio, it is preferable that it is appropriately adjusted according to the type of modified polyethylene glycol or derivatives thereof. It may be left at 4 ° C. for 2 hours, or may be left at room temperature for a shorter time. This relates to the degree of reactivity of the modified polyethylene glycol and its derivatives. The modification reaction is carried out while standing, and after a reasonable time, it can be stopped using a glycine solution or the like.

본 발명에 따른 일실시형태에 따른 상기 단계 3의 미반응물의 제거는 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방법에 의해 제거될 수 있다. 예를 들면, 적당한 완충용액, 예를 들면, PBS(phosphate buffered saline)와 같은 용액을 사용하여 투석법(dialysis) 등에 의해 제거될 수 있다.Removal of the unreacted materials of step 3 according to one embodiment according to the present invention can be removed by methods commonly used in the art. For example, it may be removed by dialysis or the like using a suitable buffer, for example, a solution such as phosphate buffered saline (PBS).

나아가, 상기 단계 4의 분리 정제 등은 크기 배제 크로마토그래피, 역상 고성능 액체크로마토그래피 등을 사용하여 수행할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Further, the separation purification of step 4 may be performed using size exclusion chromatography, reverse phase high performance liquid chromatography, but is not limited thereto.

결론적으로, 상기와 같은 분리 정제 단계의 수행에 의해, 27번 위치가 단일 수식된 본 발명의 엑센딘-4를 얻을 수 있게 된다.In conclusion, by performing the above separation and purification step, it is possible to obtain the exendin-4 of the present invention in which the position 27 is modified.

또한, 본 발명은 상기 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체로 단일 수식된 엑센딘-4를 유효성분으로 함유하는 인슐린의 과다분비 또는 혈장 글루코스 저하, 위 또는 장 운동의 억제, 위 또는 장 공복의 억제 또는 음식 섭취 억제에 의해 유발되는 질환의 예방 및 치료제를 제공한다.In addition, the present invention is an excessive secretion or lowering of plasma glucose, inhibiting gastric or intestinal motility, inhibiting stomach or intestinal fasting or food intake of insulin containing a single modified exendin-4 as an active ingredient with the polyethylene glycol or a derivative thereof. Provided are prophylactic and therapeutic agents for diseases caused by inhibition.

본 발명의 일실형태에 따른 상기 엑센딘-4는 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체로 특정 위치, 바람직하게는 27번 리신 위치에 단일 수식됨으로써 체내 반감기가 증가되고, 천연 엑센딘과 유사한 생물학적 활성도를 나타낼 수 있다. 또한, 결합위치 및 결합수를 선택적으로 제한함으로써 이러한 요소들의 다양성으로부터 유발되는 부작용을 최소화시킬 수 있다.Exendin-4 according to one embodiment of the present invention is a single modification to a specific position, preferably lysine position of polyethylene glycol or a derivative thereof, increases the half-life in the body, and may exhibit biological activity similar to natural exendin. . In addition, by selectively limiting the number of binding sites and the number of couplings, it is possible to minimize side effects resulting from the diversity of these elements.

그 결과, 본 발명에 따른 상기 폴리에틸렌글리콜 또는 이의 유도체로 단일 수식된 엑센딘은 당뇨병 또는 비만 등과 같은 인슐린의 과다분비에 의해 유발되는 질환, 또는 과민성 장 증후군과 같은 혈장 글루코스 저하, 위 또는 장 운동의 억제, 위 또는 장 공복의 억제 또는 음식 섭취 억제에 의해 유발되는 질환 등을 예방 및 치료하는 데 유용하게 사용될 수 있다.As a result, exendin monomodified with the polyethyleneglycol or derivatives thereof according to the present invention may be used for diseases caused by excessive secretion of insulin, such as diabetes or obesity, or plasma glucose lowering such as irritable bowel syndrome, gastric or intestinal motility. It can be usefully used to prevent and treat diseases caused by inhibition, suppression of gastric or intestinal fasting or suppressing food intake.

본 발명에 따른 폴리에틸렌글리콜이 수식된 엑센딘을 유효성분으로 함유하는 조성물은 임상 투여 시에 하기의 다양한 경구 또는 비경구로 투여 형태로 제제화되어 투여될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The composition containing the polyethylene glycol modified exendin according to the present invention as an active ingredient may be formulated and administered in various oral or parenteral dosage forms as described below, but is not limited thereto.

제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 화합물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트(Calcium carbonate), 수크로스(Sucrose) 또는 락토오스(Lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁용제로는 프로필렌글리콜(Propylene glycol), PEG, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다.When formulated, diluents or excipients such as fillers, extenders, binders, wetting agents, disintegrating agents, and surfactants are usually used. Solid preparations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules, and the like, and such solid preparations include at least one excipient in the compound, for example, starch, calcium carbonate, sucrose. Or it is prepared by mixing lactose (Lactose), gelatin and the like. In addition to simple excipients, lubricants such as magnesium styrate talc are also used. Oral liquid preparations include suspensions, solvents, emulsions, and syrups, and may include various excipients, such as wetting agents, sweeteners, fragrances, and preservatives, in addition to commonly used simple diluents such as water and liquid paraffin. . Formulations for parenteral administration include sterile aqueous solutions, non-aqueous solvents, suspensions, emulsions, lyophilized preparations, suppositories. As the non-aqueous solvent and the suspension solvent, propylene glycol, PEG, vegetable oils such as olive oil, injectable esters such as ethyl oleate, and the like can be used.

본 발명의 조성물의 투여량은 환자의 체중, 연령, 성별, 건강상태, 식이, 투여시간, 투여방법, 배설율 및 질환의 중증도에 따라 그 범위가 다양화될 수 있지만, 일반적으로 1주 내지 2주에 수회 투여로도 유효 투여량의 투여가 가능하다. 또한 1일 유효투입량 범위 내에서 하루 한번 또는 여러 번에 나누어 투입될 수 있다.The dosage of the composition of the present invention may vary depending on the weight, age, sex, health condition, diet, time of administration, method of administration, excretion rate and severity of the disease, but generally from 1 week to 2 weeks. Effective doses can be administered even several times a week. In addition, it can be divided into once or several times a day within the effective dosage range.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples. However, the following examples are merely to illustrate the present invention, but the content of the present invention is not limited by the following examples.

<< 실시예Example 1>  1> 메톡시폴리에틸렌Methoxypolyethylene 프로피온알데히드Propionaldehyde 결합된Combined 엑센딘Exendin -4의 제조Manufacture of -4

엑센딘-4(American Peptide사, pH 5.5의 50 mM의 초산 나트륨 완충액에서 1 ㎎/㎖) 0.5 ㎖에 메톡시폴리에틸렌 프로피온알데히드(Nektar사, mPEG-propionaldehyde, mPEG-ALD, 2 kDa, pH 5.5의 50 mM의 초산 나트륨 완충액에서 0.95 ㎎/㎖)를 첨가하고, 상기 반응시에 환원제로 20 mM의 NaCNBH3를 추가로 첨가하였다. mPEG-ALD에 대한 엑센딘-4의 몰 비율은 1 내지 2로 하였으며, 상기 mPEG-ALD와 엑센딘-4의 혼합물은 2 시간동안 4 ℃에서 빛을 차단한 상태로 하여 반응시켰다. 반응 종료는 반응혼합액에 0.1% 트리풀로오로아세트산(Trifluoroacetic acid, TFA) 함유 증류수 용액의 첨가하여 N-말단에 PEG가 수식된 엑센딘을 얻었다.To 0.5 ml of exendin-4 (American Peptide, 1 mg / ml in 50 mM sodium acetate buffer at pH 5.5), methoxypolyethylene propionaldehyde (Nektar, mPEG-propionaldehyde, mPEG-ALD, 2 kDa, pH 5.5) 0.95 mg / ml) in 50 mM sodium acetate buffer was added, and 20 mM NaCNBH 3 was further added as a reducing agent in the reaction. The molar ratio of exendin-4 to mPEG-ALD was set to 1 to 2, and the mixture of mPEG-ALD and exendin-4 was reacted with light shielding at 4 ° C. for 2 hours. The reaction was terminated by adding distilled water solution containing 0.1% trifluoroacetic acid (TFA) to the reaction mixture to obtain PEG-modified exendin at the N-terminus.

<< 실시예Example 2>  2> 메톡시폴리에틸렌글리콜Methoxy polyethylene glycol 숙신이미딜Succinimidyl 프로피오네이트로With propionate 수식된  Formulated 엑센딘Exendin -4의 제조Manufacture of -4

엑센딘-4(American Peptide사, DMSO에 녹임)에 각각 2, 5, 10, 20 kDa인 메톡시폴리에틸렌글리콜 숙신이미딜 프로피오네이트(Nektar사, mPEG-succinimidyl propionate, mPEG-SPA, DMSO에 녹임)를 동일한 부피비로 혼합하였다. 이때 환원제로서 9%의 트리에틸아민(triethylamine, TEA, DMSO에 녹임)을 동일한 부피로 첨가하여 최종 농도가 3%가 되도록 한 후, 혼합물은 약 60분 동안 상온에서 빛을 차단한 상태로 하여 반응시켰다. mPEG-SPA에 대한 엑센딘-4의 몰 비율은 1 내지 4이며, 상기 반응 혼합액과 동일한 부피의 0.1% TFA가 함유된 증류수를 첨가하여 반응을 종료시켜 PEG 분자량이 2, 5, 10 및 20 kDa이 수식된 엑센딘-4(각각 PEG2K-엑센딘-4, PEG5K-엑센딘-4, PEG10K-엑센딘-4 및 PEG20K-엑센딘-4)을 얻었다.Dissolved in Exendin-4 (American Peptide, DMSO) in methoxypolyethylene glycol succinimidyl propionate (Nektar, mPEG-succinimidyl propionate, 2, 5, 10, 20 kDa, respectively) ) Were mixed in the same volume ratio. At this time, 9% triethylamine (dissolved in triethylamine, TEA, DMSO) as a reducing agent was added in the same volume so that the final concentration was 3%, and the mixture was reacted by blocking light at room temperature for about 60 minutes. I was. The molar ratio of exendin-4 to mPEG-SPA is 1 to 4, and the reaction is terminated by adding distilled water containing 0.1% TFA in the same volume as the reaction mixture to give PEG molecular weights of 2, 5, 10 and 20 kDa. This modified exendin-4 (PEG2K-Exendin-4, PEG5K-Exendin-4, PEG10K-Exendin-4 and PEG20K-Exendin-4, respectively) was obtained.

<< 실시예Example 3> 선형,  3> linear, 이중가지형Double Branch  And 삼중가지형Triple branch type 폴리에틸렌글리콜로With polyethylene glycol 수식된  Formulated 엑센딘Exendin -4의 제조Manufacture of -4

선형(20 kDa), 이중가지형(20 kDa) 또는 삼중가지형(23 또는 40 kDa)의 메톡시폴리에틸렌글리콜 N-히드록시숙신이미드(Nektar사)을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 하여 N-말단에 PEG가 수식된 엑센딘을 얻었다.Example 2 except for using linear (20 kDa), bi-branched (20 kDa) or triple-branched (23 or 40 kDa) methoxypolyethylene glycol N-hydroxysuccinimide (Nektar) Exendin modified with PEG at the N-terminus was obtained in the same manner as.

<< 실험예Experimental Example 1>  1> 폴리에틸렌글리콜이Polyethylene glycol 단일 수식된  Single formula 엑센딘Exendin -4 위치 이성질체의 분리 정제와 이성체의 확인Separation purification of the 4-position isomer and identification of the isomer

PEG 수식된 엑센딘-4를 분리하기 위하여 하기와 같은 실험을 진행하였다.The following experiment was conducted to isolate PEG-modified exendin-4.

상기 실시예 1~3을 통하여 제조된 PEG 수식된 엑센딘-4을 분리하기 위하여, 컬럼으로 Lichrospher RP-8(250 × 4.0 ㎜, 5 ㎛, Merk, Germany)을 사용하였으며, 이동상으로 각각 TFA 0.1%를 포함하는 아세토나이트릴(acetonitrile)과 증류수를 사용하였다. 이동상 조건은 35 ~ 45% 용매 B(0.1% TFA가 첨가된 아세토나이트릴)와 65 ~ 55 % 용매 A(0.1% TFA가 첨가된 증류수)로 선형적으로 변화시켰다. 각각의 피크는 UV흡광계 215 ㎚를 이용하여 정량하였다. 상기의 방법을 통하여 분리된 PEG 수식된 엑센딘-4는 MALDI-TOF 질량분석기(Matrix assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry)를 이용한 질량분석을 통하여 PEG 접합 수를 확인하였다. 또한, 각각의 위치 이성체는 단백분해 효소인 리신-C로 절단 후, MALDI-TOF질량 분석기로 확인하였다. 실험은 정제된 각 PEG 결합체를 50 ㎕의 트리에틸아민-염산 완충액(10 mmol/ℓ; pH 7.4)에 1 ㎎/㎖ 농도로 용해한 뒤 50 ㎕의 효소(1 ㎎/㎖)를 첨가하여 37 ℃에서 1 시간동안 반응시켰다. 리신-C 분해 반응의 종료를 위해 5 ㎕의 10%(v/v) TFA를 첨가한 뒤, 반응 혼합물을 MALDI-TOF 질량분석기로 분해 산물을 질량을 분석하였다. 그 결과를 하기 도 1~3 및 표 1에 나타내었다.In order to separate the PEG-modified exendin-4 prepared through Examples 1 to 3, Lichrospher RP-8 (250 × 4.0 mm, 5 μm, Merk, Germany) was used as a column, and TFA 0.1 was used as the mobile phase, respectively. Acetonitrile and distilled water containing% were used. Mobile phase conditions were varied linearly with 35-45% solvent B (acetonitrile with 0.1% TFA) and 65-55% solvent A (distilled water with 0.1% TFA). Each peak was quantified using a UV absorbometer 215 nm. The PEG-modified exendin-4 isolated by the above method was confirmed the number of PEG conjugated by mass spectrometry using a MALDI-TOF mass spectrometer (Matrix assisted laser desorption / ionization time-of-flight mass spectrometry). In addition, each position isomer was digested with lysine-C, a protease, and confirmed by MALDI-TOF mass spectrometry. The experiment was carried out by dissolving each purified PEG conjugate in 50 μl of triethylamine-hydrochloric acid buffer (10 mmol / L; pH 7.4) at a concentration of 1 mg / mL, and then adding 50 μl of enzyme (1 mg / mL) to 37 ° C. It was reacted for 1 hour at. 5 μl of 10% (v / v) TFA was added to complete the lysine-C digestion reaction, and then the reaction mixture was mass analyzed with the MALDI-TOF mass spectrometer. The results are shown in FIGS. 1 to 3 and Table 1 below.

PEG 단일 수식 위치PEG single formula position 예상질량Expected mass MALDI-TOF 분석 결과MALDI-TOF Analysis Results 엑센딘-4 질량Exendin-4 mass PEG 질량PEG mass 엑센딘-4 질량Exendin-4 mass PEG 질량PEG mass Lys-27Lys-27 1278.31278.3 5127.45127.4 1282.51282.5 5120.55120.5 N-말단N-terminal 1921.2, 1024.11921.2, 1024.1 3478.33478.3 1988.4, 1055.91988.4, 1055.9 3488.43488.4 Lys-12Lys-12 1024.11024.1 5381.55381.5 1064.41064.4 5399.55399.5

도 1은 N-말단이 PEG 수식된 엑센딘의 HPLC 크로마토그램을 나타낸 것이다. 실시예 1의 최종산물은 2개의 서로 다른 물질을 분리되었으며, 분석을 통하여 각각의 물질이 미반응 엑센딘-4 및 N-말단에 PEG 수식된 엑센딘-4임을 확인하였다. 또한 분리된 N-말단이 PEG 수식된 엑센딘-4는 순도는 98% 이상이었다.Figure 1 shows an HPLC chromatogram of N-terminal PEG modified exendin. The final product of Example 1 was separated from two different materials, and analysis confirmed that each material was unreacted exendin-4 and PEG-modified exendin-4 at the N-terminus. Also, the isolated N-terminal PEG-modified exendin-4 had a purity of 98% or more.

도 2는 엑센딘-4 리신 잔기와 PEG 반응 및 최종 분리된 물질들의 HPLC 크로마토그램을 나타낸 것이다. 실시예 2 및 3의 반응 혼합물은 서로 다른 4가지 물질의 혼합물로 이루어져 있으며, 도 3 및 상기 표 1에서 나타낸 바와 같이 최종 분석을 통하여 이들이 각각이 미반응 천연 엑센딘-4, 리신-27번에 PEG 수식된 엑센딘-4(Lys27-PEG2k-엑센딘-4), 리신-12번에 PEG 수식된 엑센딘-4(Lys12-PEG2k-엑센딘-4), 리신-12,27번에 PEG 수식된 엑센딘-4(Lys12 ,27-PEG2k-엑센딘-4)임을 확인할 수 있었다. 또한 최종 분리물들은 98% 이상의 고순도임을 확인하였다.Figure 2 shows an HPLC chromatogram of PEG reaction with exendin-4 lysine residues and the final isolated material. The reaction mixtures of Examples 2 and 3 consisted of a mixture of four different substances, and as shown in FIG. 3 and Table 1 above, they were each reacted to unreacted natural exendin-4 and lysine-27. PEG-modified exendin-4 (Lys 27 -PEG2k-Exendin-4), Lysine-12 PEG-modified exendin-4 (Lys 12 -PEG2k-Exendin-4), Lysine-12,27 it was confirmed that the PEG-modified exendin-4 (Lys 12, 27 -PEG2k- exendin-4). It was also confirmed that the final isolates were at least 98% high purity.

도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 리신 27번 위치에 PEG가 단일 수식된 엑센딘-4의 MALDI-TOF 분석 결과이다. 상기 실시예 2는 PEG의 분자량 증가함에 따라 다양한 분자량의 PEG가 수식된 엑센딘-4가 생성됨을 알 수 있었다.As shown in FIG. 4, PEG is a single-modified exendin-4 MALDI-TOF assay at the lysine position 27 according to the present invention. As shown in Example 2, as the molecular weight of PEG was increased, exendin-4 modified with various molecular weights of PEG was produced.

<< 실험예Experimental Example 2>  2> PEGPEG 가 단일 수식된 위치에 따른 According to a single qualified position 엑센딘Exendin -4 접합체들의 생물학적 활성 측정 Determination of Biological Activity of -4 Conjugates

천연 엑센딘-4와 PEG가 수식된 엑센딘-4의 생물학적 활성을 알아보기 위하여 하기와 같은 실험을 실시하였다.In order to determine the biological activity of natural exendin-4 and PEG-modified exendin-4, the following experiment was performed.

실험예Experimental Example 2-1: 인슐린 분비 촉진실험  2-1: Insulin Secretion Promotion Experiment

인슐린 분비 촉진 실험을 위하여 실험용 쥐(Sprague Dawley rat)에서 콜라게네즈 분해 및 Ficoll 밀도차 분리법을 이용하여 췌장소도 세포를 분리하였다. 분리된 췌장소도 세포는 세포배양기에서 2 ~ 3일간 배양한 후 20개씩 나누어 1 ㎖의 KRH 완충용액(16.7 mM 포도당 포함)이 들어있는 24 웰플레이트에 분주한 후, 천연 엑센딘-4과 N-말단, 리신-12 및 리신-27번이 PEG로 수식된 엑센딘-4 이성체들(Nter-PEG2k-엑센딘-4, Lys12-PEG2k-엑센딘-4, Lys27-PEG2k-엑센딘-4)을 각각 0.1, 1, 10, 100 nM이 되도록 첨가한 후 세포 배양기에서 2시간동안 배양한다. 배양이 끝난 후 200 ㎕의 배양액 시료를 취한 후 얻어진 시료 중의 인슐린 농도는 인슐린 효소 면역분석 키트를 이용하여 측정하였다. 그 결과를 도 5에 나타내었다.Pancreatic islet cells were isolated from Sprague Dawley rats using collagenase digestion and Ficoll density difference separation. The isolated pancreatic islet cells were cultured in a cell culture for 2 to 3 days, then divided into 20 wells and divided into 24 well plates containing 1 ml of KRH buffer (containing 16.7 mM glucose), followed by natural exendin-4 and N-. Terminals, Lysine-12 and Lysine-27 are exendin-4 isomers modified with PEG (N ter -PEG2k-Exendin-4, Lys 12 -PEG2k-Exendin-4, Lys 27 -PEG2k-Exendin- 4) is added to 0.1, 1, 10, 100 nM, respectively, and incubated for 2 hours in a cell incubator. After incubation, 200 μl of the culture solution was taken, and the insulin concentration in the obtained sample was measured using an insulin enzyme immunoassay kit. The results are shown in FIG.

도 5에 나타난 바와 같이, Lys27-PEG2k-엑센딘-4가 가장 우수한 인슐린 분비능을 보였으며, 이 효과는 천연 엑센딘-4와 큰 차이를 보이지 않았다. 반면에 Nter-PEG2k-엑센딘-4, Lys12-PEG2k-엑센딘-4의 경우 낮은 효과를 보였으며, Nter-PEG2k-엑센딘-4의 경우 가장 낮은 인슐린 분비능을 보인는 것을 알 수 있었다. 또한, 천연 엑센딘-4, Lys27-PEG2k-엑센딘-4, Lys12-PEG2k-엑센딘-4 및 Nter-PEG2k-엑센딘-4의 EC50 값들은 각각 2.94, 3.11, 9.65 및 135.5 nM로 나타났다.As shown in Figure 5, Lys 27 -PEG2k-Exendin-4 showed the best insulin secretion ability, this effect did not show a significant difference from the natural exendin-4. On the other hand, N ter -PEG2k-Exendin-4 and Lys 12 -PEG2k-Exendin-4 showed low effect, and N ter -PEG2k-Exendin-4 showed the lowest insulin secretion ability. . In addition, the EC 50 values of natural exendin-4, Lys 27- PEG2k-exendin-4, Lys 12- PEG2k-exendin-4 and N ter -PEG2k-exendin-4 were 2.94, 3.11, 9.65 and 135.5, respectively. nM.

실험예Experimental Example 2-2: 수용체 결합 시험 2-2: receptor binding test

엑센딘-4 및 PEG 수식된 엑센딘-4 처리에 따른 인슐린 분비 세포의 수용체인 GLP-1 수용체와의 상호작용을 알아보기 위하여 하기와 같은 실험을 진행하였다.In order to examine the interaction of the exendin-4 and PEG modified exendin-4 treatment with the GLP-1 receptor, a receptor of insulin secreting cells, the following experiment was conducted.

인슐린 분비 세포주인 INS-1 세포를 12 웰플레이트의 각 웰에 2.5×105개씩 분주한 후 약 2일간 배양하여 안정적으로 세포가 배양용기에 부착되게 하였다. 세포부착 후 세포배양액을 결합 완충액(binding buffer)으로 교환하고, 여기에 125I-엑센딘-4(아미노산 9번부터 39번까지 있는 엑센딘 유도체)를 최종 30 pM이 되도록 첨가하였다. 그리고 천연 엑센딘-4 및, Lys27-PEG2k-엑센딘-4, Lys12-PEG2k-엑센딘-4 및 Nter-PEG2k-엑센딘-4의 최종농도가 0.001 ~1000 nM이 되도록 첨가한 후 상온에서 2시간동안 경쟁적 리셉터 결합을 진행시켰다. 실험 종료 후 세포는 차가운 인산 완충용액으로 3회 세척하여 결합되지 않은 125I-엑센딘-4를 제거하였다. 최종적으로 세포를 세포용해완충액(lysis buffer)을 이용하여 파괴한 후 이 용액을 취하여 감마선 측정기를 통하여 세포결합 125I-엑센딘-4의 양을 측정하였다. 그 결과를 도 6에 나타내었다.Insulin-secreting cell lines INS-1 cells were dispensed 2.5 × 10 5 cells in each well of 12 well plates and cultured for about 2 days to stably attach the cells to the culture vessel. After cell attachment, the cell culture solution was exchanged with a binding buffer, and 125 I-Exendin-4 (exendin derivatives having amino acids 9 to 39) was added to the final 30 pM. The final concentrations of natural exendin-4 and Lys 27 -PEG2k-exendin-4, Lys 12 -PEG2k-exendin-4 and N ter -PEG2k-exendin-4 were added in a range of 0.001 to 1000 nM. Competitive receptor binding was performed for 2 hours at room temperature. After the end of the experiment, cells were washed three times with cold phosphate buffer to remove unbound 125 I-Exendin-4. Finally, the cells were disrupted using a lysis buffer, and then the solution was taken to measure the amount of cell binding 125 I-Exendin-4 by using a gamma detector. The results are shown in FIG.

도 6에 나타난 바와 같이, 시료의 농도가 증가함에 따라서 경쟁적 125I-엑센딘-4의 결합이 줄어드는 거동을 보였다. 또한 위치 이성체들의 경우 수식 위치에 따라 결합 강도의 차이를 보임을 알 수 있었다. 천연 엑센딘-4, Lys27-PEG2k-엑센딘-4, Lys12-PEG2k-엑센딘-4 및 Nter-PEG2k-엑센딘-4의 IC50(50% 125I-엑센딘-4 결합시의 농도) 값들은 각각 0.1, 1.8, 3.9 및 36.5 nM 이었다.As shown in FIG. 6, as the concentration of the sample increased, the binding of competitive 125 I-exendin-4 decreased. In addition, in the case of positional isomers, the bond strength was shown to be different according to the modified position. IC 50 (50% 125 I-Exendin-4 binding of native Exendin-4, Lys 27- PEG2k-Exendin-4, Lys 12- PEG2k-Exendin-4 and N ter -PEG2k-Exendin-4 Concentrations) were 0.1, 1.8, 3.9 and 36.5 nM, respectively.

이로 보아, 세포배양 조건하의 효과 및 수용체 결합 실험을 통하여 PEG 수식된 엑센딘-4 이성체들의 생물학적 효과 및 효능은 리신 Lys27-PEG2k-엑센딘-4 > Lys12-PEG2k-엑센딘-4 > Nter-PEG2k-엑센딘-4의 순으로 나타남을 알 수 있었다.In this regard, the biological effects and efficacy of PEG-modified exendin-4 isomers through the effects of cell culture conditions and receptor binding experiments were determined by Lys 27 -PEG2k-Exendin-4> Lys 12 -PEG2k-Exendin-4> N. ter -PEG2k-exendin-4 was found in the order.

실험예Experimental Example 2-3: 동물모델 실험 2-3: Animal Model Experiment

동물모델에서의 천연 엑센딘-4 및 PEG 접합체들의 활성을 살펴보기 위해 6주령된 수컷 db/db 마우스(당뇨 질환 모델 마우스)(C57/BLKS/J-db/db, Korea research institute of bioscience and biotechnology)에 식염수(대조군), 천연 엑센딘-4 및, PEG 수식된 엑센딘-4들(Lys27-PEG2k-엑센딘-4, Lys12-PEG2k-엑센딘-4 및 Nter-PEG2k-엑센딘-4)을 -30분에 1 nmol/㎏(주사량 100 ㎕)의 용량으로 피하주사한 후, 포도당 200 ㎎/㎖(투여량 200 ㎕)를 경구 투여하고 -30, 0, 15, 30, 60, 120, 180분에 꼬리 정맥에서 채취한 혈액에서의 혈당 변화를 관찰하였다. 그 결과를 도 7 및 8에 나타내었다.Six-week-old male db / db mice (diabetic disease model mice) (C57 / BLKS / J-db / db, Korea research institute of bioscience and biotechnology to examine the activity of native exendin-4 and PEG conjugates in animal models) Saline (control), natural exendin-4, and PEG modified exendin-4s (Lys 27 -PEG2k-exendin-4, Lys 12 -PEG2k-exendin-4 and N ter -PEG2k-exendin). -4) subcutaneously at a dose of 1 nmol / kg (100 μl injection) at -30 min, followed by oral administration of 200 mg / ml (200 μl dose) of glucose and -30, 0, 15, 30, 60 Blood glucose changes in blood from tail veins were observed at 120 and 180 minutes. The results are shown in FIGS. 7 and 8.

도 7에 나타난 바와 같이, 식염수만 투여한 대조군의 경우, 포도당 투여에 따라 급격한 혈당 상승 및 완만한 혈당 하강 거동을 보였다. 반면에, 천연 엑센딘-4 및 PEG 수식된 엑센딘-4들은 상대적으로 낮은 혈당 상승과 비교적 빠른 혈당 강하 거동을 나타내었다. 또한 엑센딘-4 및 PEG 수식된 엑센딘-4들 사이에도 약간의 혈당차이를 보여주며 이러한 차이는 PEG 접합체들 간의 활성 및 수용체 결합능 차이인 것으로 생각된다. 또한, 상기 도면 7의 결과를 바탕으로 0 ~ 180분 사이의 포도당 농도 곡선하 면적을 도식한 것을 도 8에 나타내었다. As shown in FIG. 7, the saline-only control group showed a rapid blood sugar rise and a slow blood sugar drop behavior according to glucose administration. On the other hand, natural exendin-4 and PEG modified exendin-4 showed relatively low blood sugar elevation and relatively fast blood sugar dropping behavior. There is also a slight blood glucose difference between exendin-4 and PEG modified exendin-4, which is thought to be a difference in activity and receptor binding capacity between PEG conjugates. In addition, based on the results of FIG. 7, a diagram illustrating an area under a glucose concentration curve between 0 and 180 minutes is shown in FIG. 8.

도 8에 나타난 바와 같이, Lys27-PEG2k-엑센딘-4의 경우 천연 엑센딘-4와 유사한 활성을 보임을 알 수 있었으며, Lys12-PEG2k-엑센딘-4 및 Nter-PEG2k-엑센딘-4는 효과가 저조하게 나타났다. 이러한 약효의 차이는 실험예 2에서 나타낸 바와 같이 생물학적 활성의 차이에 기인하는 것으로 사료된다.As shown in FIG. 8, Lys 27 -PEG2k-Exendin-4 showed similar activity as natural Exendin-4, and Lys 12 -PEG2k-Exendin-4 and N ter -PEG2k-Exendin. -4 showed poor effect. This difference in drug efficacy is believed to be due to the difference in biological activity as shown in Experiment 2.

따라서, 상기 실험예 1의 실험 결과들로 보아, 생물학적 활성 및 동물모델에서의 혈당강하 효과가 가장 우수한 PEG 접합체는 리신 27번 위치에 PEG 분자가 단일 수식된 것임을 확인할 수 있다.Therefore, the experimental results of Experimental Example 1, it can be seen that the PEG conjugate with the best biological activity and hypoglycemic effect in the animal model is a single modified PEG molecule at position 27.

<< 실험예Experimental Example 3> 리신 27번에  3> At Lysine 27 PEGPEG 가 단일 수식된 Has a single formula 엑센딘Exendin -4의 -4 PEGPEG 분자량에 따른 엑센딘-4 결합체들의 생물학적 활성 측정 Determination of Biological Activity of Exendin-4 Binders by Molecular Weight

실험예 1과 유사한 방법을 통하여 리신 27번에 PEG가 수식된 엑센딘-4의 PEG 분자량에 따른 생물학적 활성을 알아보기 위하여 하기와 같은 실험을 진행하였다.In order to determine the biological activity according to the PEG molecular weight of PEG-modified exendin-4 in lysine No. 27 by a method similar to Experimental Example 1 was carried out as follows.

실험예Experimental Example 3-1: 인슐린 분비 촉진 실험  3-1: Insulin Secretion Promotion Experiment

쥐에서 분리한 췌장소도 세포에 실시예 2에 따라 제조된 2, 5, 10 및 20 kDa의 PEG가 수식된 엑센딘-4(PEG2K-엑센딘-4, PEG5K-엑센딘-4, PEG10K-엑센딘-4 및 PEG20K-엑센딘-4)을 10 nM의 농도로 투여하는 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 하여 실험을 진행하였다. 그 결과를 도 9에 나타내었다. Pancreatic islet cells isolated from mice were also exendin-4 (PEG2K-Exendin-4, PEG5K-Exendin-4, PEG10K-Exen) modified with PEG of 2, 5, 10 and 20 kDa prepared according to Example 2. The experiment was conducted in the same manner as in Experimental Example 1-1, except that Dean-4 and PEG20K-Exendin-4) were administered at a concentration of 10 nM. The results are shown in FIG.

도 9에 나타난 바와 같이, PEG가 5 kDa 이하에서는 천연 엑센딘-4와 비교하여 생물학적 활성 차이를 보이지 않았다. 반면에 PEG 분자량이 그 이상으로 증가함에 따라 점진적인 활성의 감소를 보였으며, 20 kDa의 매우 큰 PEG가 수식되어 있는 엑센딘-4에서는 40% 이상의 잔류 활성을 보임을 알 수 있었다.As shown in FIG. 9, PEG showed no biological activity difference below 5 kDa compared to native exendin-4. On the other hand, as the molecular weight of PEG increased, the gradual decrease in activity was observed, and it was found that exendin-4, which has a very large PEG of 20 kDa, exhibited more than 40% of residual activity.

실험예Experimental Example 3-2: 수용체 결합 시험 3-2: receptor binding test

인슐린 분비 세포주인 INS-1 세포에 실시예 2에 따라 제조된 PEG2K-Ex-4, PEG5K-Ex-4, PEG10K-Ex-4 및 PEG20K-Ex-4을 각각 0.001~1000 nM의 농도로 투여하는 것을 제외하고는 실험예 1-2과 동일한 방법으로 하여 실험을 진행하였다. 그 결과를 도 10에 나타내었다.Insulin-secreting cell lines INS-1 cells are administered PEG2K-Ex-4, PEG5K-Ex-4, PEG10K-Ex-4 and PEG20K-Ex-4 prepared according to Example 2 at a concentration of 0.001 to 1000 nM, respectively. Except that, the experiment was carried out in the same manner as in Experiment 1-2. The results are shown in FIG.

도 10에 나타난 바와 같이, 수식된 PEG 분자량이 증가함에 따라서 상대적으로 낮은 수용체 결합능을 보임을 알 수 있다. 실험을 통하여 얻어진 엑센딘-4 및 PEG가 수식된 엑센딘-4의 IC50 값들은 각각 0.1 nM(천연 엑센딘-4), 1.8 nM(PEG2k-엑센딘-4), 2.4 nM(PEG5k-엑센딘-4), 5.6 nM(PEG10k-엑센딘-4) 및 10.7 nM(PEG20k-엑센딘-4)을 나타내었다. 따라서, 상기의 실험을 통하여 엑센된-4에 수식된 PEG 분자량이 증가함에 따라 수용체와의 상호작용이 감소하고, 이는 생물학적 활성인 인슐린 분비 촉진능의 저하를 초래함을 알 수 있었다. 그러나, 도면 6에 나타낸 분자량 2 kDa의 PEG가 수식된 엑센딘-4의 결과와 비교할 때 고분자량인 20 kDa의 PEG가 수식된 경우(IC50 = 10.7 nM)에도 N-말단에 저분자량 PEG가 접합된 엑센딘-4(IC50 = 36.5 nM)보다 우수한 수용체 결합능을 보임을 알 수 있었다.As shown in Figure 10, it can be seen that the relatively low receptor binding capacity as the modified PEG molecular weight increases. IC 50 values of exendin-4 and PEG-modified exendin-4 obtained through experiments were 0.1 nM (natural exendin-4), 1.8 nM (PEG2k-exendin-4) and 2.4 nM (PEG5k-exene), respectively. Dean-4), 5.6 nM (PEG10k-Exendin-4) and 10.7 nM (PEG20k-Exendin-4). Therefore, it can be seen from the above experiment that the interaction with the receptor decreases as PEG molecular weight modified to exen-4 is increased, which leads to a decrease in biologically active insulin secretion. However, even when the high molecular weight PEG of 20 kDa is modified (IC 50 = 10.7 nM) compared to the result of the exendin-4 modified molecular weight of 2 kDa shown in FIG. It was found that the receptor binding ability was better than conjugated exendin-4 (IC 50 = 36.5 nM).

결론적으로, 리신 27번에 PEG가 수식된 엑센딘-4는 고분자량의 PEG가 접합되어 있어도 그 생물학적 활성이 유지됨을 유추할 수 있다.In conclusion, it can be inferred that exendin-4 modified with PEG at lysine 27 retains its biological activity even when high molecular weight PEG is conjugated.

실험예Experimental Example 3-3: 동물에서의  3-3: in animals 항당뇨Antidiabetic 효능 측정 Efficacy Measurement

동물모델에서의 천연 엑센딘-4 및 PEG가 수식된 엑센된-4의 활성을 알아보기 위해 6~7주령된 수컷 db/db 마우스(평균 혈당 250 mg/dL 내외)(C57/BLKS/J-db/db, Korea research institute of bioscience and biotechnology)에 식염수(대조군), 엑센딘-4 및, 실시예 2에 따라 제조된 PEG2K-Ex-4, PEG5K-Ex-4, PEG10K-Ex-4 및 PEG20K-Ex-4을 피하주사한 후, 꼬리 정맥에서 채취한 혈액에서의 혈당 변화를 관찰하였다. 그 결과를 도 11에 나타내었다.To investigate the activity of native exendin-4 and PEG modified exenden-4 in animal models, 6-7 week old male db / db mice (with an average blood glucose of around 250 mg / dL) (C57 / BLKS / J- saline (control), exendin-4 and PEG2K-Ex-4, PEG5K-Ex-4, PEG10K-Ex-4 and PEG20K prepared according to Example 2 After subcutaneous injection of Ex-4, changes in blood glucose in blood collected from the tail vein were observed. The results are shown in FIG.

도 11에 나타난 바와 같이, 당뇨병이 유발된 실험동물에 엑센딘-4 및 PEG 수식된 엑센딘-4가 주입될 경우, 실험동물의 체내 인슐린 분비를 촉진하여 급격한 혈당강하 및 혈당 정상화(혈당 < 150 mg/dL)가 유도되었다. 대조군(생리식염수 주입)의 경우 지속적인 고혈당을 유지하는 것을 알 수 있었다. 반면에 엑센딘-4 및 PEG 수식된 엑센딘-4가 주입된 군에서 이러한 정상혈당 유지기간은 엑센딘-4 및 PEG 수식된 엑센딘-4들에서 서로 다른 경향을 보였다. 엑센딘-4 및 PEG2k-엑센딘-4의 경우 서로 혈당강하 거동에서 차이를 보이지 않았으며 대략적으로 주입 후 6시간까지 정상혈당을 유지한 후 고혈당 상태로 복귀하였다. PEG5k 및 PEG10k가 수식된 엑센딘-4의 경우 천연 엑센딘-4에 비하여 향상된 혈당강하 거동을 보였으며, 정상혈당 유지시간이 각각 12시간 및 18시간으로 관찰되었다. 보다 현격한 혈당강하 거동의 변화는 분자량이 20 kDa의 PEG를 수식시킨 PEG20k-엑센딘-4에서 관찰되었다. 동일한 용량의 투여를 통하여 PEG20k-엑센딘-4는 대략 36시간 이상의 정상혈당 유지기능을 나타내었으며, 이는 PEG10k-엑센딘-4에 비하여 2배 이상, 천연 엑센딘-4에 비하여 6배 이상의 지속적인 효과를 나타내는 것이다. 따라서, 리신 27번에 고분자량의 PEG가 수식된 엑센딘-4는 장기간 약효를 유지하는 지속형(long-acting) 항당뇨 약물로 사용될 수 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 11, when exendin-4 and PEG-modified exendin-4 are injected into a diabetic-induced experimental animal, the blood glucose level and blood glucose normalization (blood sugar <150) are accelerated by promoting insulin secretion in the body of the experimental animal. mg / dL) was induced. In the case of the control group (physiological saline infusion), it was found to maintain high hyperglycemia. On the other hand, in the group injected with exendin-4 and PEG-modified exendin-4, the normal blood glucose maintenance period tended to be different in exendin-4 and PEG-modified exendin-4. Exendin-4 and PEG2k-Exendin-4 did not show any difference in hypoglycemic behavior, and returned to hyperglycemic state after maintaining normal blood glucose for approximately 6 hours after infusion. Exendin-4 modified with PEG5k and PEG10k showed improved hypoglycemic behavior compared to native exendin-4, and normal blood glucose retention time was 12 hours and 18 hours, respectively. More pronounced changes in hypoglycemic behavior were observed in PEG20k-exendin-4 with a molecular weight of 20 kDa modified PEG. Through administration of the same dose, PEG20k-Exendin-4 exhibited a normal blood sugar maintenance function of approximately 36 hours or more, which was more than 2 times more than PEG10k-Exendin-4 and 6 times more than natural exendin-4. It represents. Therefore, it can be seen that exendin-4 modified with high molecular weight PEG at lysine 27 can be used as a long-acting antidiabetic drug that maintains long-term efficacy.

실험예Experimental Example 3-4: 동물에서의  3-4: in animals 약물동력학Pharmacokinetics 거동 조사 Behavior investigation

상기 실험을 통하여 엑센딘-4의 리신 27번 위치에 고분자량의 PEG가 수식된 경우 지속형 펩타이드 약물의 특성을 보임을 확인하였다. 따라서 이러한 지속형 특성의 원인을 조사하기 위하여 엑센딘-4, PEG2k-엑센딘-4 및 PEG20k-엑센딘-4의 약물동력학적 거동을 관찰하였다.Through the above experiments, it was confirmed that when PEG of high molecular weight was modified at lysine position 27 of exendin-4, the characteristics of the sustained peptide drug were shown. Therefore, the pharmacokinetic behavior of exendin-4, PEG2k-exendin-4, and PEG20k-exendin-4 was investigated to investigate the cause of these persistent properties.

체중이 200 g 정도인 실험용 쥐(SD rat)에 시료를 1 nmol/rat(4.18 ㎍/rat)의 양으로 피하주사한 후, 쥐 경정맥에 삽입된 관으로부터 혈액샘플을 채취하여 시간에 따른 혈중 약물농도의 변화를 ELISA kit을 이용하여 측정하였다. 그 결과를 도 12에 나타내었다.Blood samples over time were obtained by subcutaneously injecting a sample in an amount of 1 nmol / rat (4.18 ㎍ / rat) to an experimental rat (SD rat) weighing about 200 g and taking a blood sample from a tube inserted into the rat jugular vein. The change in concentration was measured using an ELISA kit. The results are shown in FIG.

도 12에 나타난 바와 같이, 천연 엑센딘-4 및 PEG2k-엑센딘-4의 경우 유사한 약물학적 거동을 나타내었으며, 투약 후 30 ~ 45분 후 최대혈중농도에 도달한 후 빠른 시간동안 급격한 혈중농도 감소를 보였으며, 4시간 이후에는 기저농도(<2 ng/mL)의 상태에 도달하였으며, 이러한 혈중농도의 변화 그래프를 이용하여 계산된 소실 반감기 값들은 엑센딘-4의 경우 1.6 ± 0.4 시간, PEG2k-엑센딘-4의 경우 1.5 ± 0.3 시간으로 서로 차이를 보이지 않았다. 반면에, PEG20k-엑센딘-4는 약물 주입 후, 지속적이면서도, 완만한 농도 증가를 수반되어 약 12시간 후에 최대 혈중약물농도에 도달한 후 서서히 농도가 감소되는 경향을 보였다. 계산된 PEG20k-엑센딘-4의 소실 반감기는 22.0 ± 1.7 시간이었다.As shown in Figure 12, natural exendin-4 and PEG2k-exendin-4 showed similar pharmacological behavior, and a rapid decrease in blood concentration rapidly after reaching the maximum blood concentration 30 to 45 minutes after administration After 4 hours, basal concentrations (<2 ng / mL) were reached, and the half-life values calculated using these changes in blood concentrations were 1.6 ± 0.4 hours for exendin-4 and PEG2k. Exendin-4 did not show a difference of 1.5 ± 0.3 hours. On the other hand, PEG20k-Exendin-4 showed a tendency to decrease gradually after reaching the maximum blood drug concentration after about 12 hours with drug concentration, followed by a continuous, moderate increase in concentration. The calculated half-life of PEG20k-Exendin-4 was 22.0 ± 1.7 hours.

따라서, 상기 실험예에서 관찰된 PEG20k-엑센딘-4의 지속형 약효 특성은 약물동력학적 거동의 변화, 특히 매우 긴 소실반감기에 기인함을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the sustained drug efficacy of PEG20k-exendin-4 observed in the above experimental example is due to a change in pharmacokinetic behavior, particularly a very long half-life.

<< 실험예Experimental Example 4> 리신 27번 위치에 단일 수식된  4> A single modified position at Lysine 27 PEGPEG 의 분자 구조에 따른 According to the molecular structure of 엑센딘Exendin -4 접합체들의 생물학적 활성 측정Determination of Biological Activity of -4 Conjugates

상기의 실험예 1 ~ 3의 과정을 통하여 리신 27번에 분자량 20 kDa 이상의 고분자량의 PEG가 수식된 엑센딘-4가 지속형 약물의 특성을 보임을 확인할 수 있었다. 더 나아가 수식되는 PEG 분자 구조가 약물의 효능 및 효과에 미치는 영향을 조사하기 위하여 20 kDa 내외의 서로 다른 구조를 같는 PEG를 엑센딘-4을 리신 27번에 수식시킨 후 그 영향을 조사하였다. Through the process of Experimental Examples 1 to 3 it was confirmed that the exendin-4 modified high molecular weight PEG of molecular weight 20 kDa or more in lysine 27 shows the characteristics of the sustained drug. Furthermore, in order to investigate the effect of modified PEG molecular structure on the efficacy and effect of the drug, the effect of the PEG having the same structure of about 20 kDa with different exendin-4 in lysine 27 was investigated.

실험예Experimental Example 4-1: 수용체 결합 실험 4-1: Receptor Binding Experiment

실시예 3에 따라 제조된 이중가지형 PEG(20 kDa) 및 삼중가지형 PEG(23 kDa)가 수식된 엑센딘-4을 처리하는 것을 제외하고는 실험예 1-2과 동일한 방법으로 하여 수용체 결합능을 측정하였다. 그 결과를 도 13에 나타내었다.Receptor binding capacity in the same manner as Experimental Example 1-2 except that the bi-branched PEG (20 kDa) and the tri-branched PEG (23 kDa) prepared according to Example 3 were treated with modified exendin-4. Was measured. The results are shown in FIG.

도 13에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 PEG가 수식된 엑센딘-4의 결합능은 삼중가지형이 이중가지형보다 크게 나타났으며, 계산을 통하여 얻어진 IC50의 값들은 각각 80.6 nM(삼중가지형) 및 280.8 nM(이중가지형)이었다.As shown in FIG. 13, the binding capacity of the PEG-modified exendin-4 according to the present invention showed that the triple branched form was larger than the double branched form, and the values of IC 50 obtained through the calculation were 80.6 nM (triple branched), respectively. Type) and 280.8 nM (bibranched).

실험예Experimental Example 4-2: 동물에서의  4-2: in animals 항당뇨Antidiabetic 효능 측정 Efficacy Measurement

실시예 3에 따라 제조된 이중가지형 PEG 및 삼중가지형 PEG가 수식된 엑센딘-4를 처리하는 것을 제외하고는 상기 실험예 3-3과 동일한 방법으로 하여 실시하였다. 그 결과를 도 14에 나타내었다.Except for treating the exendin-4 modified bi-branched PEG and tri-branched PEG prepared according to Example 3 in the same manner as in Experiment 3-3. The results are shown in FIG.

도 14에 나타난 바와 같이, 이중가지형 PEG 접합체의 경우 8시간 정도 정상혈당을 유지한 후 고혈당 상태로 복귀하는 경향을 보였으며, 이는 이중가지형 PEG 접합체가 매우 낮은 수용체 결합능을 보이기 때문으로 생각된다 (IC50 = 280 nM, 도면 13 참조). 반면에 삼중가지형 PEG 접합체들은 모두 지속형 효능을 나타내었으며, 삼중가지형은 48시간 내외의 장기간의 혈당강하 효능을 보임을 알 수 있었다. 이러한 삼중가지형의 효능 차이는 위에서 언급한 약물동력학적 거동, 특히 소실속도와 분포용적의 차이에 기인하는 것으로 보인다.As shown in FIG. 14, the bi-branched PEG conjugate showed a tendency to return to hyperglycemic state after maintaining normal blood glucose for about 8 hours, which is considered to be because the bi-branched PEG conjugate shows very low receptor binding ability. (IC 50 = 280 nM, see figure 13). On the other hand, all three branched PEG conjugates showed sustained efficacy, and the triple branched form showed long-term hypoglycemic effect of about 48 hours. The difference in efficacy of these tribranched forms seems to be due to the pharmacokinetic behaviors mentioned above, in particular the differences in dissipation rate and distribution volume.

따라서, 상기의 관찰 과정을 통하여 삼중가지형 PEG 수식된 엑센딘-4가 가장 우수한 지속형 약물 특성을 보임을 확인할 수 있었다.Therefore, it was confirmed through the observation process that the triple branched PEG modified exendin-4 shows the best sustained drug properties.

실험예Experimental Example 4-3: 약물 동력학적 거동 4-3: Pharmacokinetic Behavior

실시예 3에 따라 제조된 이중가지형 PEG(20 kDa) 및 삼중가지형 PEG(23 kDa)가 수식된 엑센딘-4을 정맥주사하는 것을 제외하고는 상기 실험예 3-3과 동일한 방법으로 하여 실시하였다. 그 결과를 하기 표 2 및 도 15에 나타내었다.Except for intravenously injecting modified exendin-4 with bi-branched PEG (20 kDa) and tri-branched PEG (23 kDa) prepared according to Example 3, the same procedure as in Experimental Example 3-3 was performed. Was carried out. The results are shown in Table 2 and FIG. 15.

PEG23k-Exendin-4 (삼중가지형)PEG23k-Exendin-4 (Triple Branch) PEG20k-Exendin-4 (이중가지형)PEG20k-Exendin-4 (double branch) AUC(ng hr/ml)AUC (ng hr / ml) 7659±1365*7659 ± 1365 * 5717±1015*5717 ± 1015 * 소실반감기(hr)Dissipation Half Life (hr) 25.1±9.125.1 ± 9.1 28.0±10.428.0 ± 10.4 분포용적(ml)Distribution volume (ml) 9.41±1.57*9.41 ± 1.57 * 25.45±16.8425.45 ± 16.84 분포용적(L/kg)Distribution volume (L / kg) 0.05±0.01*0.05 ± 0.01 * 0.13±0.080.13 ± 0.08 소실속도(ml/hr)Dissipation rate (ml / hr) 0.54±0.09*0.54 ± 0.09 * 0.63±0.08*0.63 ± 0.08 * 소실속도(ml/hr/kg)Dissipation rate (ml / hr / kg) 2.69±0.45*2.69 ± 0.45 * 3.16±0.39*3.16 ± 0.39 *

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 소실속도 면에서는 삼중가지형 PEG가 수식된 엑센딘-4의 경우 가장 낮은 소실속도를 보였다. 또한, 분포용적(volume of distribution)의 경우 삼중가지형 PEG가 수식된 엑센딘-4가 이중가지형 PEG가 수식된 엑센딘-4에 비하여 매우 낮은 값을 보였고, 이는 삼중가지형 PEG가 수식된 엑센딘-4이 가장 안정적으로 혈액 중에 존재함을 나타낸다고 할 수 있다. 또한, 두가지 형태의 PEG가 수식된 엑센딘-4들에서 유의적인 소실반감기의 차이를 보이고 있지는 않으나, 삼중가지형 PEG가 수식된 엑센딘-4에서 가장 낮은 소실속도 및 안정적인 혈중 존재 성향을 보임을 알 수 있었다. As shown in Table 2, the extinction rate showed the lowest extinction rate in the case of exendin-4 modified tri-branched PEG. In addition, the volume of distribution of exendin-4 modified with a tri-branched PEG was much lower than that of exendin-4 modified with a double-branched PEG. It can be said that exendin-4 is most stably present in the blood. In addition, there was no significant difference in the half-life of the two forms of PEG-modified exendin-4, but the triple branched PEG showed the lowest loss rate and stable blood propensity in modified exendin-4. Could know.

도 15에 나타난 바와 같이, 실시예 3에 따라 제조된 이중가지형 PEG 및 삼중가지형 PEG가 수식된 엑센딘-4는 지속적 혈중농도 감소를 보였으며, 엑센딘-4에 수식된 PEG 구조에 따라 약간의 차이를 나타내었다.As shown in FIG. 15, the exendin-4 modified with the bi-branched PEG and the tri-branched PEG prepared according to Example 3 showed a continuous decrease in blood concentration, according to the PEG structure modified with the exendin-4. A slight difference was shown.

실험예Experimental Example 4-4: 인슐린 분비 촉진 실험 4-4: Insulin Secretion Promotion Experiment

천연 엑센딘-4 및 삼중가지형 PEG가 수식된 엑센딘-4을 0.1, 1, 10 및 100 nM 농도로 처리하는 것을 제외하고는 상기 실험예 1-1과 동일한 방법으로 실시하였다. 그 결과를 도 16에 나타내었다.Natural exendin-4 and tri-branched PEG modified exendin-4 were treated in the same manner as in Experiment 1-1, except that 0.1, 1, 10 and 100 nM were treated. The results are shown in FIG.

도 16에 나타낸 바와 같이, 천연 엑센딘-4 및 삼중가지형 PEG가 수식된 엑센딘-4 모두 농도 의존적으로 인슐린 분비를 촉진하였다.As shown in FIG. 16, both exendin-4 and trigated PEG-modified exendin-4 promoted insulin secretion in a concentration-dependent manner.

<< 실험예Experimental Example 5> 리신 27번 위치에 단일 수식된  5> A single modified position at Lysine 27 삼중가지형Triple branch type PEGPEG 의 분자량에 따른 엑센딘-4의 생물학적 활성 측정Determination of Biological Activity of Exendin-4 by Molecular Weight

실험예Experimental Example 5-1: 동물에서의  5-1: in animals 항당뇨Antidiabetic 효능 측정 Efficacy Measurement

23 또는 43 kDa의 삼중가지형 PEG가 수식된 엑센된-4(PEG23k-Ex-4 또는 PEG43k-Ex-4)을 10 nmol/㎏ 농도로 처리하는 것을 제외하고는 상기 실험예 3-3과 동일한 방법으로 실시하였다. 그 결과를 하기 도 17에 나타내었다.Trivalent PEG of 23 or 43 kDa was the same as Experimental Example 3-3 except that the modified exen-4 (PEG23k-Ex-4 or PEG43k-Ex-4) was treated at a concentration of 10 nmol / kg. It was carried out by the method. The results are shown in FIG. 17.

도 17에 나타난 바와 같이, PEG의 23 및 43 kDa의 분자량의 차이는 실질적인 지속성에 영향을 미치지 않고 있으며, 두 물질 모두 유사한 지속성을 보임을 확인할 수 있었다. 이러한 과정을 통하여 삼중가지형의 경우 20 kDa 이상의 경우 유사한 약효를 보임을 알 수 있다. As shown in FIG. 17, the difference in the molecular weights of 23 and 43 kDa of PEG did not affect the substantial persistence, and both materials showed similar persistence. Through this process it can be seen that the tri-branch type has a similar effect in the case of more than 20 kDa.

실험예Experimental Example 5-2: 리신 27번 위치에  5-2: Lysine 27 삼중가지형Triple branch type PEGPEG 가 수식된 Is formulated 엑센된Accented -4의 처리 농도에 따른 According to treatment concentration of -4 항당뇨Antidiabetic 효능 측정 Efficacy Measurement

23 kDa의 삼중가지형 PEG가 수식된 엑센된-4(PEG23k-Ex-4)을 10 nmol/㎏ 농도로 처리하는 것을 제외하고는 상기 실험예 3-3과 동일한 방법으로 실시하였다. 그 결과를 하기 도 18에 나타내었다.Excepted-4 (PEG23k-Ex-4) modified with 23 kDa triple branched PEG was carried out in the same manner as in Experiment 3-3, except that the concentration was 10 nmol / kg. The results are shown in FIG. 18.

도면 18에 나타난 바와 같이, 5 nmol/㎏ 용량의 경우 약 12 ~18시간 정도의 지속시간을 보였고, 10 nmol/㎏ 용량에서는 36 ~ 48 시간 정도의 지속시간을 당뇨동물에서 나타내었다. 보다 용량이 증가된 20 및 50 nmol/㎏의 경우 각각 72 ~ 96시간 및 120 시간 정도의 매우 긴 약효지속시간을 보였다.As shown in FIG. 18, the 5 nmol / kg dose showed a duration of about 12-18 hours, and the 10 nmol / kg dose showed a duration of 36-48 hours in diabetic animals. The higher doses of 20 and 50 nmol / kg showed very long drug durations of 72 to 96 and 120 hours, respectively.

이하, 본 발명의 조성물을 위한 제제예를 예시한다.Hereinafter, the formulation example for the composition of this invention is illustrated.

<제제예> 약학적 제제의 제조Preparation Example Preparation of Pharmaceutical Formulation

본 발명에 따른 PEG가 단일 수식된 엑센딘-4을 포함하는 약학적 제제들은 다음과 같이 제조하였다.Pharmaceutical formulations comprising a single modified exendin-4 PEG according to the invention were prepared as follows.

1. One. 산제의Powder 제조 Produce

본 발명에 따른 PEG가 단일 수식된 엑센딘-4 2 g2 g of exendin-4 with a single modified PEG according to the invention

유당 1 g1 g lactose

상기의 성분을 혼합하고 기밀포에 충진하여 산제를 제조하였다.The above ingredients were mixed and filled in airtight cloth to prepare a powder.

2. 정제의 제조2. Preparation of Tablets

본 발명에 따른 PEG가 단일 수식된 엑센딘-4 100 ㎎100 mg of exendin-4 with single modified PEG according to the present invention

옥수수전분 100 ㎎Corn starch 100 mg

유 당 100 ㎎Lactose 100 mg

스테아린산 마그네슘 2 ㎎2 mg magnesium stearate

상기의 성분을 혼합한 후, 통상의 정제의 제조방법에 따라서 타정하여 정제를 제조하였다.After mixing the above components, tablets were prepared by tableting according to a conventional method for producing tablets.

3. 캡슐제의 제조3. Preparation of Capsule

본 발명에 따른 PEG가 단일 수식된 엑센딘-4 100 ㎎100 mg of exendin-4 with single modified PEG according to the present invention

옥수수전분 100 ㎎Corn starch 100 mg

유 당 100 ㎎Lactose 100 mg

스테아린산 마그네슘 2 ㎎2 mg magnesium stearate

상기의 성분을 혼합한 후, 통상의 캡슐제의 제조방법에 따라서 젤라틴 캡슐에 충전하여 캡슐제를 제조하였다.After mixing the above components, the capsule was prepared by filling in gelatin capsules according to the conventional method for producing a capsule.

4. 주사액제의 제조 4. Preparation of Injection Solution

본 발명에 따른 PEG가 단일 수식된 엑센딘-4 10 ㎍/㎖10 μg / ml PEG-modified exendin-4 according to the invention

묽은 염산 BP pH 3.5로 될 때까지Dilute hydrochloric acid BP until pH 3.5

주사용 염화나트륨 BP 최대 1 ㎖Injectable sodium chloride BP up to 1 ml

적당한 용적의 주사용 염화나트륨 BP 중에 본 발명에 따른 PEG가 단일 수식된 엑센딘-4을 용해시키고, 생성된 용액의 pH를 묽은 염산 BP를 사용하여 pH 3.5로 조절하고, 주사용 염화나트륨 BP를 사용하여 용적을 조절하고 충분히 혼합하였다. 용액을 투명유리로 된 5 ㎖ 타입 I 앰플 중에 충전시키고, 유리를 용해시킴으로써 공기의 상부 격자하에 봉입시켜 주사액제를 제조하였다.PEG in accordance with the present invention dissolves a single modified exendin-4 in an appropriate volume of sodium chloride BP for injection, the pH of the resulting solution is adjusted to pH 3.5 using dilute hydrochloric acid BP, and with sodium chloride BP for injection. The volume was adjusted and mixed well. The solution was filled into a 5 ml Type I ampoule of clear glass and filled under the upper grid of air by dissolving the glass to prepare an injection solution.

엑센딘의 27번 리신 잔기에 폴리에틸렌글리콜을 결합시켜 천연 엑센딘과 유사한 생물학적 활성도를 나타내면서 약물의 체내 반감기를 증가시키고 폴리에틸렌글리콜의 결합위치 및 결합 수의 다양성에서 오는 부작용을 최소화한 폴리에틸렌글리콜이 단일 수식된 엑센딘을 제조함으로써, 인슐린 과다분비, 또는 혈장 글루코스 저하, 위 또는 장 운동 억제, 위 또는 장 공복 억제, 또는 음식 섭취 억제에 의해 유발될 수 있는 질환들의 치료에 유용하게 사용될 수 있으며, 특히 당뇨병, 비만 및 과민성 장 증후군에 유용하게 사용될 수 있다.Polyethyleneglycol, which binds polyethylene glycol to residue 27 of exendin, exhibits biological activity similar to that of natural exendin while increasing the half-life of the drug and minimizing side effects from the diversity of the location and number of bonds of polyethylene glycol. By formulating exendin, it may be useful for the treatment of diseases that may be caused by insulin oversecretion, or lowering plasma glucose, inhibiting stomach or intestinal motility, inhibiting stomach or intestinal fasting, or inhibiting food intake, and in particular diabetes. It can be useful for obesity and irritable bowel syndrome.

도 1는 N-말단 반응 종료 후 혼합물 및 최종 분리된 N-말단 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol, 이하 PEG) 수식된 엑센딘-4의 HPLC 크로마토그램을 나타낸 것이고;Figure 1 shows an HPLC chromatogram of the mixture and finally separated N-terminal polyethylene glycol (PEG) modified exendin-4 after completion of the N-terminal reaction;

도 2는 리신 잔기와 PEG와의 반응 및 최종 분리된 물질들의 HPLC 크로마토그램을 나타낸 것이고; Figure 2 shows the reaction of lysine residues with PEG and HPLC chromatograms of the final isolated materials;

도 3은 리신-C 효소분해 반응 후 반응액의 MALDI-TOF 질량분석 스펙트럼을 나타낸 것이고;Figure 3 shows the MALDI-TOF mass spectrometry of the reaction solution after the lysine-C enzymatic reaction;

도 4는 실시예 2에서 제조된 리신 27번 위치에 단일 수식된 엑센딘-4의 MALDI-TOF 분석 결과이고; 4 shows MALDI-TOF analysis of single-modified exendin-4 at position lysine 27 prepared in Example 2;

도 5는 천연 엑센딘-4 및 PEG 수식된 엑센딘-4의 인슐린 분비 촉진실험의 결과이고;5 is a result of insulin secretion promoting experiments of natural exendin-4 and PEG modified exendin-4;

도 6은 천연 엑센딘-4 및 PEG 수식된 엑센딘-4의 인슐린 분비 세포 표면의 GLP-1 수용체와의 결합거동을 나타낸 것이고;Figure 6 shows the binding behavior of natural exendin-4 and PEG modified exendin-4 with GLP-1 receptor on the surface of insulin secreting cells;

도 7은 PEG가 단일 수식된 위치에 따른 엑센딘-4의 동물 모델에서의 경구 내당력을 측정한 결과이고;7 shows the results of measuring oral glucose tolerance in an animal model of exendin-4 according to a single modified position of PEG;

도 8은 도 7의 결과를 바탕으로 0 ~ 180분 사이의 포도당 농도 곡선하 면적을 도식한 것이고; FIG. 8 plots the area under the glucose concentration curve between 0 and 180 minutes based on the results of FIG. 7;

도 9은 수식된 PEG 분자량에 따른 인슐린 분비 촉진 실험의 결과이고;9 is the result of an insulin secretion promoting experiment according to the modified PEG molecular weight;

도 10는 수식된 PEG 분자량에 따른 GLP-1 수용체 결합 실험의 결과이고; 10 is the result of a GLP-1 receptor binding experiment according to modified PEG molecular weight;

도 11은 수식된 PEG 분자량에 따른 약물의 주입 후 실험동물의 혈당 변화를 도식화한 것이고;FIG. 11 is a schematic of blood glucose changes in experimental animals following injection of drug according to modified PEG molecular weight; FIG.

도 12는 천연 엑센딘-4, PEG2k-엑센딘-4 및 PEG20k-엑센딘-4의 피하주사 후 혈중농도의 변화를 나타낸 것이고;12 shows changes in blood concentrations after subcutaneous injection of natural exendin-4, PEG2k-exendin-4 and PEG20k-exendin-4;

도 13는 평균분자량 20000 달톤 내외의 서로 다른 2가지 분자형태의 PEG가 수식된 엑센딘-4와 인슐린 분비 세포의 수용체와의 결합능을 조사한 것이고;FIG. 13 shows the binding capacity of exendin-4 modified with two different molecular forms of PEG and insulin secreting cells to a receptor of about 20,000 Daltons in average molecular weight;

도 14은 수식된 PEG 분자 구조에 따른 실험동물에서의 항당뇨 효능을 나타낸 결과이고;14 shows the results of antidiabetic efficacy in experimental animals according to the modified PEG molecular structure;

도 15은 분자량 20000 내외인 3가지의 다른 분자 구조의 PEG가 수식된 엑센딘-4의 약물 동력학적 거동 및 그 결과를 나타낸 것이고;FIG. 15 shows the pharmacokinetic behavior and results of PEG-modified exendin-4 with three different molecular structures with molecular weights of about 20,000;

도 16은 천연 엑센딘-4와 삼중가지형의 분자량 23000 PEG가 수식된 엑센딘-4의 농도 의존적 인슐린 분비 촉진 효능을 나타낸 것이고; FIG. 16 shows the concentration-dependent insulin secretion promoting efficacy of exendin-4 modified with native exendin-4 and trimolecular weight 23000 PEG;

도 17는 리신 27번 위치에 단일 수식된 삼중가지형 PEG의 분자량에 따른 동물에서의 항당뇨 효능 결과를 나타낸 것이고;FIG. 17 shows the results of antidiabetic efficacy in animals according to the molecular weight of a single modified tri-branched PEG at position lysine 27;

도 18은 리신 27번 위치에 단일 수식된 삼중가지형 PEG 결합체 농도에 따른 동물에서의 항당뇨 효능 결과를 나타낸 것이다.FIG. 18 shows the results of antidiabetic efficacy in animals according to the concentration of a single modified tri-branched PEG conjugate at position lysine 27. FIG.

Claims (19)

20 kDa을 초과하고 60 kDa 이하의 분자량을 갖는 하기 화학식 1로 표시되는 삼중가지형 폴리에틸렌글리콜 유도체가 엑센딘-4의 27번 위치에 단일 수식된 엑센딘을 유효성분으로 함유하는 당뇨병, 비만 또는 과민성 장 증후군의 예방 및 치료제.Diabetes, obesity, or hypersensitivity, wherein the tri-branched polyethylene glycol derivative represented by the following formula (1) having a molecular weight greater than 20 kDa and less than or equal to 60 kDa contains a single modified exendin as an active ingredient at position 27 of exendin-4 Prevention and treatment of intestinal syndrome. <화학식 1><Formula 1> (상기 식에서(In the above formula n은 1에서 1,000, m은 10에서 1,000까지의 정수값을 가지며, 엑센딘을 포함한 단백질 및 펩티드와 화학적으로 반응할 수 있는 작용기는 N-하이드록시석신이미드이며, Z는 엑신딘과 폴리에틸렌글리콜 사이의 연결쇄(linker) 역할을 하는 (CH2)S 또는 (CH2)SNHCO(CH2)S 그룹으로 S는 1에서 6까지의 정수 값을 나타낸다.)n has an integer value of 1 to 1,000, m has an integer value of 10 to 1,000, and the functional group capable of chemically reacting with proteins and peptides including exendin is N-hydroxysuccinimide, and Z is exyndine and polyethylene glycol. A (CH 2 ) S or (CH 2 ) S NHCO (CH 2 ) S group that acts as a linker between S , where S represents an integer value from 1 to 6. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 삼중가지형 폴리에틸렌글리콜 유도체의 분자량은 20 kDa을 초과하고 45 kDa 이하인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌글리콜 유도체가 엑센딘-4의 27번 위치에 단일 수식된 엑센딘을 유효성분으로 함유하는 당뇨병, 비만 또는 과민성 장 증후군의 예방 및 치료제.The polyethylene glycol derivative according to claim 1, wherein the polyethylene glycol derivative has a molecular weight of more than 20 kDa and is less than or equal to 45 kDa, wherein the single modified exendin at position 27 of exendin-4 is used as an active ingredient. Preventive and treatment of diabetes, obesity or irritable bowel syndrome containing. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101112578B1 (en) * 2009-07-16 2012-02-16 성균관대학교산학협력단 Pharmaceutical composition containing exendin for nasal administration and method for the preparation thereof
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CN106928341B (en) * 2011-03-30 2021-06-01 上海仁会生物制药股份有限公司 Fixed-point mono-substituted pegylated Exendin analogue and preparation method thereof
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DK3393496T5 (en) 2015-12-23 2024-09-16 Univ Johns Hopkins LONG-ACTING GLP-1R AGONIST AS A THERAPY OF NEUROLOGICAL AND NEURODEGENERATIVE CONDITIONS

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6924264B1 (en) * 1999-04-30 2005-08-02 Amylin Pharmaceuticals, Inc. Modified exendins and exendin agonists

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6924264B1 (en) * 1999-04-30 2005-08-02 Amylin Pharmaceuticals, Inc. Modified exendins and exendin agonists

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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