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CN102307904A - 神经降压素或神经降压素类似物的缀合物及其用途 - Google Patents

神经降压素或神经降压素类似物的缀合物及其用途 Download PDF

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CN102307904A CN2009801562427A CN200980156242A CN102307904A CN 102307904 A CN102307904 A CN 102307904A CN 2009801562427 A CN2009801562427 A CN 2009801562427A CN 200980156242 A CN200980156242 A CN 200980156242A CN 102307904 A CN102307904 A CN 102307904A
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neurotensin
angiopeptin
seq
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米歇尔·德默勒
克里斯蒂安·切
卡里纳·蒂奥特
凯瑟琳·加诺恩
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Angiochem Inc
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Abstract

本发明描述了具有式A-X-B的化合物，其中A是能够使该化合物穿过血脑屏障(BBB)或进入特定细胞类型的运送量增大的肽载体，X是接头，并且B是选自由神经降压素、神经降压素类似物、或神经降压素受体激动剂组成的组中的肽治疗剂。本发明的化合物可以用于治疗其中提高神经降压素活性有用的任何疾病并可以用于诱导低体温或镇痛。

Description

神经降压素或神经降压素类似物的缀合物及其用途
技术领域
本发明涉及包括神经降压素、神经降压素类似物、或结合到肽载体上的神经降压素受体激动剂的化合物及其用途。
背景技术
神经降压素是具有许多生物活性的13个氨基酸肽。在其它作用中，神经降压素在中枢神经系统中的注射可产生抗精神病和低温效应。然而，静脉内递送的神经降压素却不能产生这些效应，因为血脑屏障(BBB)有效地阻止了外周神经降压素到达中枢神经系统(CNS)受体中的受体处。
由损害引起的脑损伤的神经保护最佳形式之一是降低体温(低温)(例如，已罹患神经、脑，或脊髓损伤或中风的受验者)。在本发明之前，降低体温的方法不理想。降低体温的物理方式包括利用外部方法(externalmethod)(例如，冷却毯、冷却头盔、冰袋和冰浴)和利用内部方法(例如，冷却探头、冷流体输注)。这些技术复杂且昂贵，并延迟低温的开始。利用这些方法来持续维持低温也很困难。最后，这些方法可能导致严重的寒颤，需要联合用药如麻痹剂或镇静剂。考虑到在低温治疗有利的美国每年的中风人数(795,000)、心源性心跳骤停人数(325,000)、严重的创伤性头损伤人数(300,000)、和心脏直视手术人数(694,000)，需要改进诱导低温的方法。
在脑病理学新疗法的开发中，BBB被认为是具有治疗CNS障碍潜在用途的药物的最大障碍。即使在美国罹患CNS障碍的患者几乎为罹患细血管病的2倍，但2006年全球市场CNS药物为680亿美元，其大约为心血管药物全球市场的一半。这种不平衡部分因为，所有潜在CNS药物中有98％以上的药物没有穿过BBB。另外，全球超过99％的CNS药物开发仅致力于发现CNS药物，仅有不到1％的开发涉及CNS药物的递送。这可以解释为什么对大部分神经病没有可用的治疗选择方案。
存在的两个屏障系统可以保护脑不受潜在的毒性物质损害，这两个屏障系统是：BBB和血脑脊液屏障(BCSFB)。BBB被认为是摄取(uptake)血清配体的主要途径，因为它的表面积约比BCSFB的表面积大近5000倍。构成BBB的脑内皮代表使用对抗许多CNS障碍的潜在药物的主要障碍。一般地，仅少量亲脂性分子可以穿过BBB，即，从全身血液循环到脑中。尺寸较大或疏水性较强的许多药物对CNS靶表现出高效力，但对动物无效，因为这些药物无法有效地穿过BBB。因而，因为脑毛细血管内皮壁对这些药物的渗透性可以忽略，所以从血液到脑的运送一般不包括肽和蛋白质治疗剂。脑毛细血管内皮细胞(BCEC)被紧密接头紧密地密封，与其它器官的毛细血管相比几乎没有窗孔(fenestrae)和内吞小泡。BCEC被细胞外基质、星形胶质细胞、周细胞和小胶质细胞所包围。内皮细胞与星形胶质细胞足突和毛细血管基底膜的紧密结合，对于形成和维持允许严格控制血脑交换的BBB性质很重要。
因而，需要改进神经降压素到其靶位的递送。
发明内容
肽神经降压素有许多临床用途，包括降低体温的能力。然而，这些应用中有许多要求该肽穿过血脑屏障(BBB)。
神经降压素本身无法穿过BBB。所以，我们合成了包含(a)多肽治疗剂和能够运送该肽治疗剂穿过血脑屏障(BBB)或进入特定类型细胞的(b)肽载体的化合物，其中该多肽治疗剂选自由神经降压素、神经降压素类似物(例如，其中“pE”表示L-焦谷氨酸的pELYENKPRRPYIL-OH、人神经降压素(8-13)(NT(8-13))、Ac-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13)、Ac-Lys-NT(8-13)、pE-Lys-NT(8-13))，或神经降压素受体激动剂组成的组。这些化合物可用于治疗其中期望增大神经降压素活性的任何障碍，特别是其中期望将多肽治疗剂运送穿过BBB或进入特定类型细胞的障碍。在一个特定实施例中，该化合物包括可用于降低体温(例如，需要神经保护和/或患有中风、心脏病、神经损伤(例如，脊髓、头或脑损伤，如创伤性脑损伤或正接受大手术如心脏手术或心脏直视手术)的患者体温)的神经降压素或神经降压素片段，从而治疗罹患精神病性障碍(例如，神经分裂症、强迫症或图雷特综合征(Tourette’s syndrome)的患者，或治疗罹患代谢障碍如糖尿病和肥胖症的患者。在其它情况下，该化合物可以增大或降低患者的血压。在单独的初步施用之后，或在初步施用之后输注至少1、2、3、4、6、8、10、12、15、18、21、24、30、36或48小时后，该化合物能够诱导低温。该肽载体可以运送该多肽治疗剂穿过血脑屏障(BBB)或进入特定细胞类型(例如，肝、肺、肾、脾和肌肉)。因为该缀合物靶向于穿过BBB或特定类型细胞，所以与未缀合的肽治疗剂相比，可以利用较低剂量或较少的用药次数实现治疗效能，从而降低副作用的严重性或发生率和/或增大效能。与未缀合的肽治疗剂相比，该化合物还表现出增强的稳定性、改进的药物动力学或降低的体内降解水平。
因此，在第一方面，本发明描述了具有下式的化合物：
A-X-B
其中A是能够被运送穿过血脑屏障(BBB)或进入特定细胞类型(例如，肝、肺、肾、脾和肌肉)的肽载体，X是接头(linker)，并且B是选自由神经降压素、神经降压素类似物(例如，pELYENKPRRPYIL-OH，其中pE是焦谷氨酸)、或神经降压素受体激动剂(例如，本文所述的那些中的任何一个)组成的组中的肽治疗剂。运送穿过BBB或进入细胞中的量可以增加至少10％、25％、50％、75％、100％、200％、500％、750％、1000％、1500％、2000％、5000％或10,000％。该化合物可以是基本纯的。该化合物可以与药学上可以接受的载体(例如，本文描述的任何一个)一起调配。
在某些实施方式中，B包括或为与人神经降压素或人神经降压素片段(例如，神经降压素(8-13)和神经降压素(9-13))基本相同的多肽。在某些实施方式中，在神经降压素的位置1处的谷氨酸盐被焦谷氨酸取代。在某些实施方式中，该神经降压素类似物与人神经降压素基本相同。在某些实施方式中，B用作神经降压素受体(神经降压素受体类型1(NTR1)、神经降压素受体类型2(NTR2)、神经降压素受体类型3(NTR3))中任何一个的激动剂。在某些实施方式中，该神经降压素受体激动剂对于NTR1、NTR2或NTR3之一的选择性(例如，结合和/或活化程度至少高2、5、10、50、100、500、1000、5000、10,000、50,000或100,000倍)优于对其它受体中至少一个的选择性。
在特定实施方式中，该化合物具有下面结构：
Figure BDA0000081525570000041
其中连接到pELYENKPRRPYIL序列赖氨酸上的-(CH2)4NH-部分表示该赖氨酸的侧链，并且连接到AN2Cys序列的C-末端半胱氨酸上的-CH2S-部分表示该半胱氨酸的侧链，并且AN2表示血管肽素-2序列(SEQID NO：97)。
在另一方面，本发明描述了制造化合物A-X-B的方法。在一个实施方式中，该方法包括使肽载体(A)缀合到接头(X)上，以及使该肽载体接头(A-X)缀合到肽治疗剂(B)上，从而形成化合物A-X-B。在另一个实施方式中，该方法包括使肽治疗剂(B)缀合到接头(X)上，以及使肽治疗剂/接头(X-B)缀合到肽载体(A)上，从而形成化合物A-X-B。在另一个实施方式中，该方法包括使该肽载体(A)缀合到肽治疗剂(B)上，其中A或B可选地包括接头(X)，从而形成该化合物A-X-B。
在另一方面，本发明描述了编码化合物A-X-B的核酸分子，其中该化合物是多肽。该核酸分子可以有效地(可操作地，operably)连接到启动子上并可以为核酸载体的一部分。该载体可以在细胞如原核细胞(例如，细菌细胞)或真核细胞(例如，酵母或哺乳动物细胞，如人细胞)中。
在另一方面，本发明描述了制造式A-X-B化合物的方法，其中A-X-B是多肽。在一个实施方式中，该方法包括在细胞中表达前述方面的核酸载体从而制造多肽；以及纯化该多肽。
在另一方面，本发明描述了降低受验者(受试者)体温的方法。该方法包括施用足够降低受验者体温的量的第一方面的化合物。该受验者可能正罹患、或最近罹患了中风、脑缺血、心肌缺血，或神经损伤如脑损伤(例如，创伤性脑损伤)或脊髓损伤或需要神经保护。该受验者可能正罹患恶性高温症(恶性高热，malignant hyperthermia)或可能正接受或即将接受手术(例如，大手术如心脏手术)。
在另一方面，本发明描述了减轻疼痛或诱导镇痛作用的方法，该方法通过向需要它的受验者施用第一方面的化合物而进行。该受验者可能正罹患急性疼痛(例如，选自由机械性疼痛、热疼痛、冷疼痛、缺血性疼痛和化学诱导的疼痛组成的组)。在其它实施方式中，该受验者正罹患外周或中枢神经性疼痛、炎性疼痛、偏头痛相关性疼痛、头痛相关性疼痛、肠道易激综合症相关性疼痛、纤维肌痛相关性疼痛、关节炎疼痛、骨骼疼痛、关节疼痛、胃肠疼痛、肌肉疼痛、心绞痛、面部疼痛、盆骨疼痛、跛行、术后疼痛、创伤后疼痛、紧张型头痛、分娩痛、妇科疼痛或化疗诱发的疼痛。
在另一方面，本发明描述了降低受验者疼痛敏感性的方法，该方法通过向受验者施用(例如，有效量的)第一方面的化合物来进行。
在另一方面，本发明描述了(例如，预防性地)治疗受验者代谢障碍的方法。该方法包括向受验者施用足够治疗代谢障碍的量的本发明第一方面的化合物。该代谢障碍可以是糖尿病(例如，I型或II型)、肥胖症、肥胖症引起的糖尿病、高血糖、血脂异常、高三酸甘油酯血症、X综合征、胰岛素抗性、葡萄糖耐量降低(IGT)、糖尿病血脂异常、高血脂、心血管病或高血压。该受验者可以是超重、肥胖或贪食症患者。
在另一方面，本发明描述了(例如，预防性地)治疗选自由以下组成的组的障碍的方法，即，焦虑、强迫症、图雷特综合征、运动障碍、攻击行为(aggression)、精神病、癫痫发作(seizures)、惊恐发作(panic attacks)、歇斯底里症、睡眠障碍、阿尔茨海默氏病和帕金森氏病。该方法包括向受验者施用足够治疗或预防该障碍的量的本发明第一方面的化合物。该精神病可以是精神分裂症。
在另一方面，本发明描述了治疗需要它的受验者药物成瘾或减轻该受验者药物滥用的方法。该药物可以是精神兴奋剂如安非他命(amphetamine)、甲基苯丙胺、3，4-亚甲基二氧基甲基苯丙胺、尼古丁、可卡因、甲基芬尼特(哌醋甲酯，methylphenidate)或槟榔素(arecoline)。在其它实施方式中，该药物可以是酒精。
在另一方面，本发明描述了调节(例如，增大或降低)受验者(例如，罹患高血压或低血压的受验者)血压的方法。
在涉及向受验者施用化合物的任何一种方法中，该足够量可以少于当未缀合到该肽载体上时等效剂量的多肽治疗剂(例如，本文描述的任何一个)所需量的90％、75％、50％、40％、30％、20％、15％、10％、5％、4％、3％、2％、1％或0.1％。与当未缀合到该肽载体上时施用的有效量的多肽治疗剂相比，该足够量可减轻副作用。该受验者可以是哺乳动物如人。
在上述方面的任何一个中，该肽载体都可以为与表1所列序列中任何一个基本相同(同一)的多肽，或其片段。在某些实施方式中，该肽载体具有以下序列：血管肽素-1(SEQ ID NO：67)、血管肽素-2(SEQ ID NO：97)、血管肽素-3(SEQ ID NO：107)、血管肽素-4a(SEQ ID NO：108)、血管肽素-4b(SEQ ID NO：109)、血管肽素-5(SEQ ID NO：110)、血管肽素-6(SEQID NO：111)或血管肽素-7(SEQ ID NO：112))。该肽载体或缀合物可以被高效地运送到特定细胞类型(例如，肝、肺、肾、脾和肌肉中的任何1、2、3、4或5种)中或可高效地穿过哺乳动物BBB(例如，血管肽素-1、-2、-3、-4a、-4b、-5和-6)。在另一个实施方式中，该肽载体或缀合物能够进入特定细胞类型(例如，肝、肺、肾、脾和肌肉中的任何1、2、3、4或5种)中，但无法高效地穿过BBB(例如，包括血管肽素-7的缀合物)。该肽载体可以为任何长度，例如，至少6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、25、35、50、75、100、200或500个氨基酸，或这些数值之间任何范围的氨基酸。在某些实施方式中，该肽载体可以为10～50个氨基酸长。该多肽可以通过重组基因技术或化学合成而形成。
表1：示例的肽载体
Figure BDA0000081525570000061
Figure BDA0000081525570000071
Figure BDA0000081525570000081
Figure BDA0000081525570000091
Figure BDA0000081525570000101
第5、67、76和91号多肽分别包括SEQ ID NO：5、67、76和91的序列，并在C-末端酰胺化。
第107、109和110号多肽分别包括SEQ ID NO：97、109和110的序列，并在N-末端乙酰化。
在上述方面的任何一个中，该肽载体可以包括具有下式的氨基酸序列：
X1-X2-X3-X4-X5-X6-X7-X8-X9-X10-X11-X12-X13-X14-X15-X16-X17-X18-X19
其中X1-X19(例如，X1-X6、X8、X9、X11-X14和X16-X19)中的每个都独立地为任意氨基酸(例如，天然存在的氨基酸如Ala、Arg、Asn、Asp、Cys、Gln、Glu、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Met、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、Tyr和Val)或不存在，并且X1、X10和X15中至少一个(例如，2个或3个)是精氨酸。在一些实施方式中，X7是Ser或Cys；或者X10和X15各自独立地为Arg或Lys。在一些实施方式中，来自包括X1和X19在内的X1至X19的残基与SEQ ID NO：1-105和107-116(例如，血管肽素-1、血管肽素-2、血管肽素-3、血管肽素-4a、血管肽素-4b、血管肽素-5、血管肽素-6和血管肽素-7)中任何一个的氨基酸序列中的任何一个序列基本相同。在一些实施方式中，氨基酸X1-X19中至少1个(例如，2、3、4或5个)是Arg。在一些实施方式例中，该多肽在该多肽的N-末端、该多肽的C-末端，或者二者上具有一个或多个另外的半胱氨酸残基。
在上述方面的任何一个的某些实施方式中，该肽载体或多肽治疗剂可被修饰(例如，如本文所述的)。该肽或多肽可以酰胺化、乙酰化或二者结合。此种修饰可以在多肽的氨基末端或羧基末端进行。该肽或多肽还可以包括本文所述多肽中任何一个的模拟肽(peptidomimetic)(例如，本文所述的那些)。该肽或多肽可以是多聚体形式，例如，二聚体形式(例如，通过半胱氨酸残基键合的二硫化物而形成的)。
在某些实施方式中，该肽载体或多肽治疗剂(例如，神经降压素)具有包含至少一个氨基酸置换(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个置换)、插入或缺失的本文所述氨基酸序列，或与本文所述氨基酸序列基本相同。该肽或多肽可含有例如1～12、1～10、1～5或1～3个氨基酸置换，例如，1～10(～9、8、7、6、5、4、3、2)个氨基酸置换。该氨基酸置换可以是保守型或非保守型。例如，该肽载体可以在1、2或3位置上具有精氨酸，其中该1、2或3-位置对应于SEQ ID NO：1、血管肽素-1、血管肽素-2、血管肽素-3、血管肽素-4a、血管肽素-4b、血管肽素-5、血管肽素-6和血管肽素-7中任何一个的氨基酸序列的位置1、10和15。在某些实施例中，该多肽治疗剂可以在任何位置上具有半胱氨酸或赖氨酸置换或加入(addition)(例如，在N-或C-末端位置上的赖氨酸置换)。
在上述方面的任何一个中，该化合物可以具体地排除包括SEQ IDNO：1-105和107-116(例如，血管肽素-1、血管肽素-2、血管肽素-3、血管肽素-4a、血管肽素-4b、血管肽素-5、血管肽素-6和血管肽素-7)中任何一个的多肽或由这些组成的多肽。在一些实施方式中，该多肽和本发明缀合物排除了SEQ ID NO：102、103、104和105的多肽。
在上述方面的任何一个中，该接头(X)可以是本领域中已知或本文所述的任何接头。在特定实施方式中，该接头是共价键(例如，肽键)、化学连接剂(例如，本文所述的那些)、氨基酸或肽(例如，2、3、4、5、8、10或更多氨基酸)。在某些实施方式中，该接头具有下式结构：
Figure BDA0000081525570000121
其中，n是2和15之间的整数(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15)；并且或者Y是A上的硫醇且Z是B上的伯胺，或者Y是B上的硫醇且Z是A上的伯胺。
“肽载体”是指可被运送到特定类型细胞(例如，肝、肺、肾、脾或肌肉)中或穿过BBB的化合物或分子，如多肽或模拟多肽。该载体可以附接(共价地或非共价地)或缀合到药剂上，从而可以运送该药剂进入特定类型细胞中或穿过BBB。在某些实施方式中，该载体可以结合到存在于癌细胞或脑内皮细胞上的受体上，从而可以通过转胞吞作用(transcytosis)而被运送到癌症细胞中或穿过BBB。该载体可以是可获得高水平经内皮运送而不影响细胞或BBB完整性的分子。该载体可以是多肽或模拟肽，并可以是天然存在的或通过化学合成或重组基因技术制造的。
“神经降压素受体激动剂”表示与对照化合物相比能够活化至少一种神经降压素受体的化合物(例如，多肽)。神经降压素受体活性包括产生磷酸肌醇。
“基本相同”是指与参考氨基酸或核酸序列有至少35％、40％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、85％、90％、95％，或甚至99％同一性的多肽或核酸。对于多肽，比较序列的长度一般为至少4个(例如，至少5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、50，或100个)氨基酸。对于核酸，比较序列的长度一般为至少60个核苷酸，优选至少90个核苷酸，更优选至少120个核苷酸，或全长。在本文中应当理解，在与原始多肽的氨基酸相同或相似的类似物的氨基酸之间可以存在间隙(gap)。该间隙可以不包括氨基酸、包括一个或更多与原始多肽不相同或不相似的氨基酸。因此，这里包括了本发明载体(多肽)的生物活性类似物。同一性百分比可以使用默认间隙重量(gap weight)，例如利用Wisconsin Genetics Software Package Release 7.0中的算法(过程，algorithm)GAP、BESTFIT，或FASTA确定。
“治疗”受验者的疾病、障碍，或病况是指通过向该受验者施用治疗剂来减轻该疾病、障碍、或病况的至少一种症状。
“预防性治疗”受验者的疾病、障碍或病况是指通过在病症或症状出现之前，向受验者施用治疗剂来降低疾病、障碍或病况的发生频率或严重性(例如，阻止)。
在一个实施例中，应为特定病况而受治疗的受验者是被开业医生诊断为具有该病况的受验者。可通过任何合适的方式如本文所述的那些进行诊断。病况的发展受到预防性治疗的受验者可能已接受或没有接受此种诊断。本领域技术人员应理解，本发明受验者已经受标准测试，或者由于存在一种或多种危险因素而无需检查就可鉴定为处于高风险状态。
“代谢障碍”是指由受验者代谢变化引起的任何病理病况。此种障碍包括由导致例如高血糖的葡萄糖稳态变化引起的那些障碍。根据本发明，葡萄糖水平的变化典型地为葡萄糖水平相对于健康个体的此种水平增大至少5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％，或甚至100％。代谢障碍包括肥胖症和糖尿病(例如，I型糖尿病、II型糖尿病、MODY和妊娠糖尿病)、饱腹感(satiety)和由老化造成的内分泌缺乏。
“受验者”是指人或非人动物(例如，哺乳动物)。
“等效剂量”是指与未缀合多肽治疗剂相比，在本发明化合物中获得相同摩尔量的肽治疗剂所需的本发明化合物的量。例如，等效剂量的1.0μg神经降压素为约2.5μg本文所述的神经降压素/血管肽素-2-Cys-NH2缀合物。
“被高效地运送穿过BBB”的多肽是指能够至少以与血管肽素-6相同的效率穿过BBB(即，大于美国专利申请No.11/807,597中描述的原位脑灌注试验中血管肽素-1(250nM)的38.5％，该专利申请提交于2007年5月29日，其通过引用结合在此)。因此“没有被高效地运送穿过BBB”的多肽以较低水平运送到脑中(例如，以比血管肽素-6低的效率运送)。
“被高效地运送到特定类型细胞中”的多肽或化合物是指能够在该细胞中蓄积(accumulate)(例如，要么是由于进入该细胞运送量的增加、从该细胞流出量的减少，或其结合)的多肽或化合物，其蓄积程度比对照物质，或如果是缀合物，则其蓄积程度较未缀合药剂，大至少10％(例如，25％、50％、100％、200％、500％、1,000％、5,000％或10,000％)。此种活性详细描述在国际申请公开No.WO 2007/009229中，该申请通过引用结合在此。
根据下面详细的描述、图和权利要求，本发明的其它特征和优点将变得明显。
附图说明
图1A和1B是色谱图，其示出利用实施例描述的分析方法纯化之前(图1A)和之后(图1B)的ECMS-神经降压素化合物(ECMS-NT)。
图2是色谱图，其示出在AKTA-explorer上用填充有30ml的30RPC树脂的柱子纯化的ECMS-NT。
图3A和3B是示出纯化之前(图3A)和纯化之后(图3B)的神经降压素-血管肽素-2-Cys酰胺缀合物(NT-AN2Cys-NH2或NT-An2)的色谱图。这些色谱图利用实施例描述的分析方法获得。
图4是色谱图，其示出在AKTA-explorer上用填充有30ml的30RPC树脂的柱子纯化的NT-An2。
图5是示出由NT-An2诱导的低温的图。小鼠接受了盐水(对照)、NT(1mg/kg)或2.5mg/kg或5.0mg/kg(等效于1和2mg/kg NT剂量)的NT-An2。在静脉内注射之后90分钟内监测直肠温度。
图6示出在施用5、15或20mg/kg的NT-An2后小鼠的体温变化。
图7示出在施用5、10或20mg/kg的不同NT-An2制剂后小鼠的体温变化。
图8是示出原位脑灌注NT和NT-An2的图。在碘化之后，用Krebs缓冲溶液中的[125I]-NT或[125I]-NT-An2衍生物在颈动脉中对小鼠脑进行灌注，持续所指出的时间。在所指出的时间之后，进一步灌注脑30秒从而洗出这两种化合物的多余物。利用β-粒子计数器量化脑中[125I]-NT或[125I]-NT-An2衍生物。结果表示为脑分配体积(ml/100g)作为时间的函数。
图9是示出在如图6所示的原位脑灌注之后NT和NT-An2的脑区(brain compartmentation)的图。脑毛细血管清除(depletion)利用右旋糖酐(Dextran)按照标准方法执行。对存在于脑、毛细血管和实质中的[125I]-NT或[125I]-NT-An2衍生物进行量化并报告分配体积(ml/100g/2min)。
图10是示出推注5mg/kg的NT-An2，接着在1小时后以5mg/kg/30min(即，10mg/kg/hr)的速率以2.5小时输注NT-An2的小鼠体温的图。
图11是示出静脉推注20mg/kg NT-An2注射液后，接着立即以20mg/kg/hr速率以3.5小时输注NT-An2的大鼠体温的图。
图12是示出静脉推注20mg/kg的NT-An2后，接着立即以20mg/kg/hr速率输注NT-An2的小鼠体温，在2.5小时之后该输注速率增加到40mg/kg/hr的图。
图13是示出静脉推注20mg/kg的NT-An2后，接着立即以20mg/kg/hr速率输注NT-An2的大鼠体温的图。
图14是示出在静脉推注40mg/kg的NT-An2后，接着立即以40mg/kg/hr的速率输注NT-An2的大鼠体温变化的图。这使得体温在12小时的实验过程中持续降低。
图15是示出在小鼠热板试验中对照小鼠(左)、接受20mg/kg的NT-An2的小鼠(中间)、和接受1mg/kg丁丙诺啡(buprenorphine)的小鼠(右)在施用该化合物前和15分钟后舔爪反应的潜伏期的图。
图16是示出静脉推注7.5mg/kg的NT(8-13)、Ac-Lys-NT(8-13)、Ac-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13)、pGlu-NT(8-13)或对照物的小鼠体温的图。从这些类似物当中可以观察到，Ac-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13)使体温降低最多。
图17是示出静脉推注对照物、NT、NT-An2、NT(8-13)-An2和Ac-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13)-An2的小鼠体温的图。观察到NT-An2和Ac-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13)-An2缀合物使体温降低最多。
图18是示出静脉推注Ac-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13)(1mg/kg)或Ac-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13)-An2(6.25mg/kg)的小鼠体温的图。观察到相比未缀合分子，该An2缀合的分子使体温降低得更多。
图19是示出静脉推注6.25mg/kg的Ac-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13)-An2缀合物，接着在60分钟后以6.25mg/kg/hr的速率输注缀合物的小鼠体温的图。
图20是示出在4℃或37℃下，在存在或不存在40nM的NT的情况下放射性标记的NT([3H]-NT)与表达NTSR1的HT29细胞的结合的图。
图21是示出在浓度为0.4nM至40nM的NT的存在下，[3H]-NT与HT29细胞的结合的图。
图22是示出在NT或Ac-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13)的存在下，[3H]-NT与HT29细胞的结合的图。
具体实施方式
我们已开发出穿过血脑屏障(BBB)或进入特定细胞类型(或多种特定细胞类型)(例如，肝、肺、肾、脾和肌肉)的能力增强的神经降压素缀合物。意外地，我们已证明，与未缀合的神经降压素相比，本发明化合物在引起神经降压素反应，如体温降低方面的效果远远超过了未缀合神经降压素肽。因为本发明化合物表现出较高的反应，所以较低剂量的缀合肽可能有效，并可以用于降低或消除副作用。或者，利用较大剂量，所观察到增大的效能可以实现更高的治疗效果。确实，不像某些现有的低温技术，这些化合物能够迅速诱导可持续低温反应(例如，在至少3、4、5、6、8、10、12、15、18、21、24、30、36或48小时的时间内)，而不诱发寒颤。
神经降压素
神经降压素(NT)是在中枢神经系统和胃肠道中发现的13个氨基酸肽。在脑中，NT与多巴胺受体(dopaminergic receptor)和其它神经递质系统关联。外周NT用作消化和心血管系统上的旁分泌和内分泌肽。为了发挥其在脑中的生物学作用，必须将NT注射或直接递送到脑中，因为在全身施用后NT无法穿过BBB并被肽酶迅速降解。临床前药物研究大多数涉及NT直接注射到脑中，并强烈提议将NT受体激动剂在临床上用于治疗神经精神病学病况，包括精神病、精神分裂症、帕金森氏病、疼痛、以及精神兴奋剂滥用。特别地，在各种动物研究中，在镇痛实验中心室内注射NT将引起低温和镇痛作用。
该肽治疗剂可以是神经降压素或其类似物。人神经降压素是具有QLYENKPRRPYIL序列的13个氨基酸肽。示例性的神经降压素类似物包括(VIP-神经降压素)混合(hybrid)拮抗剂、乙酰基神经降压素(8-13)、JMV 1193、KK13肽、神经调节肽(neuromedin)N、神经调节肽N前体、神经降压素(1-10)、神经降压素(1-11)、神经降压素(1-13)、神经降压素(1-6)、神经降压素(1-8)、神经降压素(8-13)、Asp(12)-神经降压素(8-13)、Asp(13)-神经降压素(8-13)、Lys(8)-神经降压素(8-13)、N-甲基-Arg(8)-Lys(9)-neo-Trp(11)-neo-Leu(12)-神经降压素(8-13)、神经降压素(9-13)、神经降压素69L、Arg(9)-神经降压素、叠氮苯甲酰基-Lys(6)-Trp(11)-神经降压素、Gln(4)-神经降压素、碘-Tyr(11)-神经降压素、碘-Tyr(3)-神经降压素、N-α-(荧光素基硫代氨基甲酰)谷氨酰基(1)-神经降压素、Phe(11)-神经降压素、Ser(7)-神经降压素、Trp(11)-神经降压素、Tyr(11)-神经降压素、大鼠NT77、PD 149163、proneurotensin、硬脂酰-Nle(17)-神经降压素(6-11)VIP(7-28)、99mTc-NT-XI、TJN 950，和血管活性肠肽-神经降压素混合物(hybrid)。
其它神经降压素类似物包括NT64L [L-neo-Trp11]NT(8-13)、NT72D[D-Lys9，D-neo-Trp11，tert-Leu12]NT(9-13)、NT64D[D-neo-Trp11]NT(8-13)、NT73L[D-Lys9，L-neo-Trp11]NT(9-13)、NT65L[L-neo-Trp11、tert-Leu12]NT(8-13)、NT73D  [D-Lys9，D-neo-Trp11]NT(9-13)、NT65D[D-neo-Trp11，tert-Leu12]NT(8-13)、NT74L[DAB9，L-neo-Trp11，tert-Leu12]NT(9-13)、NT66L[D-Lys8，L-neo-Trp11，tert-Leu12]NT(8-13)、NT74D[DAB9，Pro，D-neo-Trp11，tert-Leu12]NT(9-13)、NT66D[D-Lys8，D-neo-Trp11，tert-Leu12]NT(8-13)、NT75L[DAB8L-neo-Trp11]NT(8-13)、NT67L[D-Lys8、L-neo-Trp11]NT(8-13)、NT75D[DAB8，D-neo-Trp11]NT(8-13)、NT67D[D-Lys8，D-neo-Trp11]NT(8-13)、NT76L  [D-Orn9，L-neo-Trp11]NT(8-13)、NT69L  [N-甲基-Arg8，L-Lys9L-neo-Trp11，tert-Leu12]NT(8-13)、NT76D[D-Orn9，D-neo-Trp11]NT(8-13)、NT69D[N-甲基-Arg8L-Lys9，D-neo-Trp11，tert-Leu12]NT(8-13)、NT77L[D-Orn9，L-neo-Trp11，tert-Leu12]NT(8-13)、NT71L[N-甲基-Arg8，DAB9L-neo-Trp 11，tert-leu 12]NT(8-13)、NT77D[D-Orn9，D-neo-Trp11，tert-Leu12]NT(8-13)、NT71D[N-甲基-Arg8，DAB9，D-neo-Trp11，tert-leu12]NT(8-13)、NT78L[N-甲基-Arg8，D-Orn9L-neo-Trp11，tert-Leu12]NT(8-13)、NT72L[D-Lys9，L-neo-Trp11，tert-Leu12]NT(9-13)，和NT78D  [N-甲基-Arg8，D-Orn9，D-neo-Trp11，tert-Leu12]NT(8-13)，其中neo-Trp是(2-氨基-3-[1H-吲哚基]丙酸)。其它神经降压素类似物包括β-乳张力蛋白(lactotensin)(NTR2选择性)、JMV-449，和PD-149或PD-163(NTR1选择性；酰胺键被还原的神经降压素8-13片段)。
还有其它的NT类似物包括豚鼠NT、[Gln4]NT、[D-Trp11]NT、NT(9-13)、蛙NT、[Gln4]NT、[D-Phe11]NT、[D-Trp11]NT、[D-Tyr11]NT、Ac-NT(8-13)、[Lys8，9]NT(8-13)、[3，5-二Br-Tyr11]NT、Nα-乙酰基-NT(8-13)、Nα，Nε-二-Boc-[Lys9]NT(9-13)甲酯、Boc-[Lys9]NT(9-13)-甲酯、[Trp11]NT、[Dab9]NT(8-13)、[Lys9，Trp11，Glu12]NT(8-13)(环(-Arg-Lys-Pro-Trp-Glu)-Leu-OH)、[Lys8-
Figure BDA0000081525570000181
-Lys9]NT(8-13)(其中是肽键的CH2NH  替换物)、DTPA-DLys-Pro-Gly(PipAm)-Arg-(4-氧代)Pro-Tyr-tBuGly-Leu-OH、DTPA-DLys-Pro-Gly(PipAm)-Arg-Pro-(2，6-二Me)Tyr-tBuGly-Leu-OH、其中mTyr表示间酪氨酸以便Tyr的-OH基在间位的DTPA-DLys-Pro-Gly(PipAm)-Arg-Pro-mTyr-tBuGly-Leu-OH、DTPA-DLys-Pro-Gly(PipAm)-PipGly-Pro-Tyr-tBuGly-Leu-OH、DTPA-DLys-Pro-Gly(PipAm)-Arg-AzeCA-Tyr-tBuGly-Leu-OH、DTPA-DLys-AzeCA-Gly(PipAm)-Arg-Pro-Tyr-tBuGly-Leu-OH、DTPA-DLys-Pro-Gly(PipAm)-Arg-Pro-Tyr-Achc-Leu-OH、DTPA-DLys-Pro-Gly(PipAm)-Arg-Pro-Tyr-tBuGly-Cpa-OH、DTPA-DLys-Pro-Gly(PipAm)-Arg-Pro-Tyr-tBuGly-Cha-OH、DTPA-DLys-Pro-Gly(PipAm)-Arg-Pro-Tyr-tBuGly-tBuAla-OH、DTPA-DLys-Pro-Gly(PipAm)-Arg-PipCA-Tyr-tBuGly-Leu-OH、DTPA-DLys-Pro-Gly(PipAm)-Arg-DPipCA-Tyr-tBuGly-Leu-OH、DTPA-DLys-Pro-Gly(PipAm)-Arg-Pro-Tyr-Chg-Leu-OH、DTPA-DLys-Pro-Gly(PipAm)-Arg-Pro-DTyr-tBuGly-Leu-OH，和美国专利申请公开2009/0062212中描述的那些：D-Lys L-Arg L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、L-Arg D-Lys L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、L-Arg D-Arg L-Pro L-Tyr L-IleL-Leu、L-Arg L-Arg L-Pro L-Tyr L-Ile D-Leu、L-Arg L-Arg Gly L-Tyr L-IleL-Leu、L-Arg L-Arg L-Pro L-Ala L-Ile L-Leu、L-Arg L-Arg L-Pro L-TyrL-Leu L-Leu、L-Arg L-Arg L-Pro L-Tyr L-Val L-Leu、D-Arg L-Arg L-ProL-Tyr L-Ile L-Leu、D-Arg D-Arg L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、D-Arg L-Lys L-ProL-Tyr L-Ile L-Leu、L-Lys D-Arg L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、L-Lys L-Arg L-ProL-Tyr L-Ile L-Leu、L-Arg L-Lys L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、L-Lys L-Lys L-ProL-Tyr L-Ile L-Leu、D-Lys D-Lys L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、L-Orn L-Arg L-ProL-Tyr L-Ile L-Leu、D-Orn L-Arg L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、L-Arg L-Orn L-ProL-Tyr L-Ile L-Leu、L-Arg D-Orn L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、L-Orn L-Orn L-ProL-Tyr L-Ile L-Leu、L-Orn D-Orn L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、D-Orn L-Orn L-ProL-Tyr L-Ile L-Leu、D-Orn D-Orn L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、DAB L-Arg L-ProL-Tyr L-Ile L-Leu、L-Arg DAB L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、DAB DAB L-ProL-Tyr L-Ile L-Leu、L-Arg L-Arg L-Pro CHA L-Ile L-Leu、L-Arg L-Arg L-ProL-3，2-Nal-L-Ile L-Leu、L-Orn L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、D-Orn L-Pro L-TyrL-Ile L-Leu、L-Arg L-Orn L-Pro D-Tyr L-Ile L-Leu、L-Arg D-Orn L-ProD-Tyr L-Ile L-Leu、DAP L-Arg L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、L-Arg DAP L-ProL-Tyr L-Ile L-Leu、DAP DAP L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、L-ArgL-homoArgL-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、L-homoArg L-homoArg L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、L-homoArg L-Arg L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、L-Arg L-Arg L-Pro L-TIC L-IleL-Leu、L-Arg L-Arg L-Pro D-TIC L-Ile L-Leu、L-Arg L-Arg L-Pro L-3，1-NalL-Ile L-Leu、L-Arg L-Arg L-Pro D-3，1-Nal L-Ile L-Leu、L-Arg L-Arg L-ProD-3，2-Nal L-Ile L-Leu、L-Arg L-Arg L-Pip L-Tyr L-Ile L-Leu、p-Glu L-LeuL-Tyr L-Glu L-Asn L-Lys L-Pro BPA L-Arg L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、p-GluL-Leu L-Tyr L-Glu BPA L-Lys L-Pro L-Arg L-Arg L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、p-Glu L-Leu L-Tyr L-Glu L-Asn L-Lys L-Pro L-Arg BPA L-Pro L-Tyr L-IleL-Leu、L-Arg DAB L-Pro L-3，1-Nal L-Ile L-Leu、p-Glu L-Leu L-Tyr L-GluL-Asn L-Lys L-Pro L-Arg L-Orn L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、p-Glu L-Leu L-TyrL-Glu L-Asn L-Lys L-Pro L-Arg D-Orn L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、p-Glu L-LeuL-Tyr L-Glu L-Asn L-Lys L-Pro L-Arg L-Arg L-Pro L-3，1-Nal L-Ile L-Leu、L-Arg L-Arg L-Pro L-neo-Trp L-Ile L-Leu、L-Arg L-Arg L-Pro L-neo-Trptert-Leu L-Leu、D-Lys L-Arg L-Pro L-neo-Trp tert-Leu L-Leu、D-Lys L-ArgL-Pro L-Trp tert-Leu L-Leu、D-Lys L-Arg L-Pro L-neo-Trp L-Ile L-Leu、D-Lys L-Arg L-Pro L-Trp L-Ile L-Leu、N-methyl-Arg L-Lys L-Pro L-neo-Trptert-Leu L-Leu、p-Glu L-Leu L-iodo-Tyr L-Glu L-Asn L-Lys L-Pro L-ArgL-Arg L-Pro L-Tyr L-Ile L-Leu、N-methyl-Arg DAB L-Pro L-neo-Trp tert-LeuL-Leu、D-Lys L-Pro L-neo-Trp tert-Leu L-Leu、D-Lys L-Pro L-neo-Trp L-IleL-Leu、DAB L-Arg L-Pro L-neo-Trp L-Ile L-Leu、L-Arg D-Orn L-ProL-neo-Trp tert-Leu L-Leu、L-Arg D-Orn L-Pro L-Trp tert-Leu L-Leu、N-methyl-Arg D-Orn L-Pro L-neo-Trp tert-Leu L-Leu、N-methyl-Arg D-OrnL-Pro L-Trp tert-Leu L-Leu、N-methyl Arg L-Arg L-Pro D-3，1-Nal tert-LeuL-Leu，和N-甲基-Arg L-Arg L-Pro D-3，1-Nal L-Ile L-Leu。缩写：BPA＝苯甲酰基苯丙氨酸、CHA＝环己基丙氨酸、DAB＝二氨基丁酸、DAP＝二氨基丙酸、homoArg＝高精氨酸、Orn＝鸟氨酸、Nal＝萘基-丙氨酸、Pip＝1-哌啶酸、neo-Trp＝天然色氨酸的区域异构体(Fauq等，Tetrahedron：Asymmetry 9：4127-34(1998))；TIC＝1，2，3，4-四氢异喹啉-3-羧酸。
其它神经降压素类似物包括带有修饰的氨基酸的那些(例如，本文描述的那些中的任何一种)。与其它NTR受体中的至少一种或二者相比，该神经降压素类似物对NTR1、NTR2或NTR3有选择性(例如，结合或者活化NTR1、NTR2或NTR3之一的程度可以高出至少2、5、10、50、100、500、1000、5000、10,000、50,000或100,000倍)。
多肽治疗剂的修饰形式
本文所述的任何一种多肽治疗剂(例如，神经降压素、神经降压素类似物，或神经降压素受体激动剂)都可被修饰(例如，按本文所述或本领域中已知的方法进行)。如美国专利No.6,924,264所描述的，可以使该多肽结合到聚合物上从而增大其分子量。示例性聚合物包括聚乙二醇聚合物、聚氨基酸、白蛋白、明胶、琥珀酰基-明胶、(羟丙基)-甲基丙烯酰胺、脂肪酸、多糖、脂质氨基酸和葡聚糖。
在一种情况下，该多肽通过加入白蛋白(例如，人白蛋白)，或者其类似物或片段，或者免疫球蛋白的Fc部分进行修饰。此种途径描述在例如美国专利No.7,271,149中。
在一个实施例中，该多肽通过加入亲脂性取代基进行修饰，如PCT公开WO 98/08871中描述的。该亲脂性取代基可以包括部分或完全氢化的环戊烷菲(cyclopentanophenathrene)骨架、直链或支化烷基；直链或支化脂肪酸的酰基(例如，包含CH3(CH2)nCO-或HOOC(CH2)mCO-的基团，其中n或m为4～38)；直链或支化烷烃α，ω-二羧酸的酰基；CH3(CH2)p((CH2)q，COOH)CHNH-CO(CH2)2CO-，其中p和q是整数且p+q为8～33；CH3(CH2)rCO-NHCH(COOH)(CH2)2CO-，其中r为10～24；CH3(CH2)sCO-NHCH((CH2)2COOH)CO-，其中s为8～24；COOH(CH2)tCO-，其中t为8～24；-NHCH(COOH)(CH2)4NH-CO(CH2)uCH3，其中u为8～18；-NHCH(COOH)(CH2)4NH-COCH((CH2)2COOH)NH-CO(CH2)wCH3，其中w为10～16；-NHCH(COOH)(CH2)4NH-CO(CH2)2CH(COOH)NH-CO(CH2)xCH3，其中x为10～16；或-NHCH(COOH)(CH2)4NH-CO(CH2)2CH(COOH)NHCO(CH2)yCH3，其中y为1～22。
在其它实施方式中，该多肽治疗剂通过加入化学反应性基团如马来酰亚胺基进行修饰，如美国专利No.6,593,295中描述的。这些基团可以与血液组分中的可用反应性官能团反应从而形成共价键并可以延长修饰多肽体内半衰期的有效治疗。为了与蛋白质上的官能团形成共价键，可以使用各种各样的活性羧基(例如，酯)作为化学反应性基团，其中修饰多肽所需的水平的羟基部分是生理上可接受的。特定药剂包括N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)、N-羟基-磺基琥珀酰亚胺(磺基-NHS)、马来酰亚胺-苯甲酰基-琥珀酰亚胺(MBS)、γ-马来酰亚胺基-丁酰氧基琥珀酰亚胺酯(GMBS)、马来酰亚胺基丙酸(MPA)、马来酰亚胺基己酸(MHA)，和马来酰亚胺基十一酸(MUA)。
伯胺是NHS酯的主要靶。可接近的α-氨基存在于蛋白质的N-末端上，并且赖氨酸的ε-氨与NHS酯反应。当NHS酯与伯胺发生结合(缀合)反应释放N-羟基琥珀酰亚胺时，形成酰胺键。这些含有琥珀酰亚胺的反应性基团在本文指琥珀酰亚胺基。在本发明的某些实施方式中，该蛋白质上的官能团是硫醇基，并且该化学反应性基团是含马来酰亚胺基的基团如γ-马来酰亚胺-丁酰胺(GMBA或MPA)。此种含有马来酰亚胺的基团在本文指马来酰亚胺基(maleido)。
当反应混合物的pH为6.5～7.4时，马来酰亚胺基对肽上氢硫基的选择性最强。在pH为7.0时，马来酰亚胺基与氢硫基(例如，蛋白质如血清白蛋白上的硫醇基或Ig G)的反应速率比其与氨的反应速率大1000倍。因而，在该马来酰亚胺基和氢硫基之间形成稳定的硫醚连键，在生理条件下该连键无法断裂。
肽载体
本发明化合物可以本文描述的任何多肽为特征，例如，表1中描述的任何肽(例如，血管肽素-1或血管肽素-2)，或其片段或类似物。在某些实施方式中，该多肽可以与本文描述的多肽有至少35％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％、99％或甚至100％的同一性。该多肽可以具有一个或多个(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15)个关于本文所述序列之一的置换。下面详细描述其它修饰。
本发明也描述了这些多肽的片段(例如，功能片段)。在某些实施方式中，该片段可以被高效地运送到或蓄积在特定类型细胞(例如，肝、眼、肺、肾或脾)中或者被高效地运送穿过BBB。多肽的截断(截短，truncation)可以是源于多肽的N-末端、多肽的C-末端或其结合的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或更多氨基酸。其它片段包括多肽内部缺失的序列。
另外的多肽可以通过利用本文描述的其中一种测定法或方法识别。例如，候选多肽可以根据传统肽合成法制造，可与紫杉醇缀合，并可施用给实验动物。例如，可以基于使注射肿瘤细胞和用缀合物治疗的动物相比未用缀合物治疗(例如，用未缀合的药剂治疗)的对照组存活率增大的能力，识别有生物活性的多肽缀合物。例如，在原位脑灌注试验中，有生物活性的多肽可以基于其在实质中的位置加以识别。
也可以进行测定其它组织中蓄积物的试验。标记的多肽缀合物可以施用给动物，并可以测量不同器官中的蓄积物。例如，缀合到可检测标签(例如，近-IR荧光光谱标签如Cy5.5)上的多肽允许原位在体内可视化(live invivo visualization)。将此种多肽施用给动物，并检测该多肽在器官中的存在量，从而使多肽在期望器官中蓄积的速率和量可被确定。在其它实施方式中，可用放射性同位素(例如，125I)标记多肽。然后将该多肽施用给动物。一段时间之后，处死该动物，取出其器官。每个器官中放射性同位素量可利用本领域中已知的任何方式测量。通过比较特定器官中标记的候选多肽量和标记的对照多肽量，可确定候选多肽进入并蓄积在特定组织中的能力。合适的阴性对照包括已知不能被高效地运送到特定类型细胞中的任何肽或多肽(例如，与未穿过BBB的血管肽素相关的肽，或任何其它肽)。
另外的序列描述在美国专利No.5,807,980(例如，本文中的SEQ IDNO：102)、5,780,265(例如，SEQ ID NO：103)、5,118,668(例如，SEQ IDNO：105)中。编码抑肽酶类似物的示例核苷酸序列为atgagaccag atttctgcctcgagccgccg tacactgggc cctgcaaagc tcgtatcatc cgttacttct acaatgcaaa ggcaggcctgtgtcagacct tcgtatacgg cggctgcaga gctaagcgta acaacttcaa atccgcggaa gactgcatgcgtacttgcgg tggtgcttag；SEQ ID NO：6(Genbank登录号X04666)。通过使用国际申请No.PCT/CA2004/000011中公开的合成抑肽酶序列(或其部分)进行蛋白质序列比对(protein BLAST)(Genbank：www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/)，可找到抑肽酶类似物的其它实例。根据登录号CAA37967(GI：58005)和1405218C(GI：3604747)，可找到示例抑肽酶类似物。
修饰的多肽
本发明中使用的肽载体和多肽治疗剂可以具有修饰的氨基酸序列。在在某些实施方式中，该修饰没有显著破坏期望的生物活性(例如，穿过BBB的能力或神经降压素激动剂活性)。该修饰可降低原始多肽的生物活性(例如，降低至少5％、10％、20％、25％、35％、50％、60％、70％、75％、80％、90％或95％)，可以对该生物活性没有影响，或可以增大该生物活性(例如，增大至少5％、10％、25％、50％、100％、200％、500％或1000％)。该修饰的肽或多肽可以具有或可以优化多肽特性，如体内稳定性、生物利用率、毒性、免疫活性、免疫识别(immunological identity)和缀合特性。
修饰可以包括通过自然过程，例如翻译后加工或通过本领域中已知的化学修饰技术修饰的那些。修饰可以发生在多肽的任何位置，包括多肽骨架、氨基酸侧链和氨基-或羧基-末端。在给定多肽中的几个位点上可以存在相同或不同程度的相同类型的修饰，且多肽可含有多于一种类型的修饰。多肽可以因泛素化而支化，并且可以是支化或未支化的环状。环状、支化和支化环状多肽可由翻译后自然过程产生或可通过合成制得。其他修饰包括聚乙二醇化、乙酰化、酰化、乙酰亚氨基甲基(Acm)基团的添加、ADP-核糖基化、烷基化、酰胺化、生物素化、甲氨酰化、羧乙基化、酯化、共价连接黄素、共价连接血红素部分、共价连接核苷酸或核苷酸衍生物、共价连接药物、共价连接标记物(例如，荧光性的或放射性的)、共价连接脂质或脂质衍生物、共价连接磷脂酰肌醇、交联、环化、二硫键形成、脱甲基、共价交联的形成、胱氨酸的形成、焦谷氨酸的形成、甲酰化、γ-羧基化、糖基化、GPI锚形成(anchor formation)、羟基化、碘化、甲基化、肉豆蔻酰化、氧化、蛋白质水解加工、磷酸化、异戊二烯化、外消旋化、硒酰化(selenoylation)、硫酸盐化、转移-RNA介导的氨基酸添加至蛋白质如精氨酰化和泛素化。
修饰的多肽还可以包括多肽序列中的氨基酸插入、缺失(deletion)，或者保守性或非保守性的置换(例如，D-氨基酸、脱氨基酸)(例如，其中此种变化基本没有改变多肽的生物活性)。特别地，在本发明任何一个多肽的氨基或羧基末端上加入一个或多个半胱氨酸残基可以使这些多肽容易缀合，例如形成二硫键。例如，可以修饰血管肽素-1(SEQ ID NO：67)、血管肽素-2(SEQ ID NO：97)，或血管肽素-7(SEQ ID NO：112)，从而使其在氨基末端(分别为SEQ ID NO：71、113和115)上包括单个半胱氨酸残基，或在羧基末端(分别为SEQ ID NOS：72、114和116)上包括单个半胱氨酸残基。氨基酸置换可以是保守性的(即，残基被相同的通用类型或组的另一个残基替换)或非保守性的(即，残基被另一种类型的氨基酸替换)。另外，非天然存在的氨基酸可置换天然存在的氨基酸(即，非天然存在的保守性氨基酸置换或非天然存在的非保守性氨基酸置换)。
通过合成制得的多肽可包括不被DNA天然编码的氨基酸(例如，非天然存在或非天然氨基酸)的置换。非天然存在氨基酸的实例包括D-氨基酸、具有连接到半胱氨酸硫原子上的乙酰氨基甲基基团的氨基酸、聚乙二醇化氨基酸、其中n为2～6的式NH2(CH2)nCOOH表示的ω氨基酸、中性非极性氨基酸，例如肌氨酸、叔丁基丙氨酸、叔丁基甘氨酸、N-甲基异亮氨酸和正亮氨酸。苯基甘氨酸可置换Trp、Tyr或Phe；瓜氨酸和蛋氨酸亚砜是中性非极性的，半胱磺酸是酸性的，鸟氨酸是碱性的。脯氨酸可以被羟基羟脯氨酸置换并保留构型赋予的特性(conformation conferringproperties)。
类似物可通过置换诱变产生并可保留原始多肽的生物活性。被确认为“保守性置换”的置换实例在表2中给出。如果此种置换导致不期望的变化，则引入表3中称为“示例性置换”或本文针对氨基酸类别进一步描述的其它类型的置换，并筛选产物。
通过选择置换可实现功能或免疫学同一性(immunological identity)的实质性修饰，该置换对维持(a)置换区域内多肽骨架结构，例如，作为片层或螺旋构象，(b)靶向位点上分子的电荷或疏水性，或(c)侧链大小的效果显著不同。基于常见的侧链特性可将天然存在的残基分成几组：
(1)疏水性：正亮氨酸、蛋氨酸(Met)、丙氨酸(Ala)、缬氨酸(Val)、亮氨酸(Leu)、异亮氨酸(Ile)、组氨酸(His)、色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)、苯丙氨酸(Phe)，
(2)中性亲水性：半胱氨酸(Cys)、丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)
(3)酸性/带负电荷：天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)
(4)碱性：天冬酰胺(Asn)、谷氨酰胺(Gln)、组氨酸(His)、赖氨酸(Lys)、精氨酸(Arg)
(5)影响链取向的残基：甘氨酸(Gly)、脯氨酸(Pro)；
(6)芳香族：色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)、苯丙氨酸(Phe)、组氨酸(His)，
(7)极性：Ser、Thr、Asn、Gln
(8)碱性带正电荷的：Arg、Lys、His，和；
(9)带电荷的：Asp、Glu、Arg、Lys、His
其它保守性氨基酸置换在表3中列出。
表2：氨基酸置换
  原始残基  示例性置换   保守性置换
  Ala(A)  Val、Leu、lle   Val
  Arg(R)  Lys、Gln、Asn   Lys
  Asn(N)  Gln、His、Lys、Arg   Gln
  Asp(D)  Glu   Glu
  Cys(C)  Ser   Ser
  Gln(Q)  Asn   Asn
  Glu(E)  Asp   Asp
  Gly(G)  Pro   Pro
  His(H)  Asn、Gln、Lys、Arg   Arg
  lle(l)  Leu、Val、Met、Ala、Phe、正亮氨酸   Leu
  Leu(L)  正亮氨酸、lle、Val、Met、Ala、Phe   lle
  Lys(K)  Arg、Gln、Asn   Arg
  Met(M)  Leu、Phe、lle   Leu
  Phe(F)  Leu、Val、lle、Ala   Leu
  Pro(P)  Gly   Gly
  Ser(S)  Thr   Thr
  Thr(T)  Ser   Ser
  Trp(W)  Tyr   Tyr
  Tyr(Y)  Trp、Phe、Thr、Ser   Phe
  Val(V)  lle、Leu、Met、Phe、Ala、正亮氨酸   Leu
多肽衍生物和模拟肽
除了仅由天然存在的氨基酸组成的多肽之外，模拟肽或多肽类似物也包括在本发明中并可以形成本发明化合物中使用的肽载体或肽治疗剂。多肽类似物通常在医药工业中用作非肽类药物，其性能与模板多肽(templatepolypeptide)的性能类似。非肽类化合物称为“肽模拟物”或“模拟肽”(Fauchere等，Infect.Immun.54：283-287，1986；Evans等，J.Med.Chem.30：1229-1239，1987)。可使用在结构上与治疗有用的肽或多肽相关的肽模拟物产生等效的或增强的治疗或预防效果。一般地，模拟肽在结构上与范例多肽(paradigm polypeptide)(即，具有生物或药物活性的多肽)，例如天然存在的受体结合的多肽相似，但具有一个或多个肽连键(peptidelinkage)，通过本领域已熟知的方法(Spatola，Peptide BackboneModifications，Vega Data，1(3)：267，1983；Spatola等人，(Life Sci.38：1243-1249，1986)；Hudson等人，(Int.J.Pept.Res.14：177-185，1979)；和Weinstein.B.，1983，Chemistry and Biochemistry，ofAmino Acids，Peptidesand Proteins，Weinstein eds，Marcel Dekker，New-York)，该肽连键可选地被诸如-CH2NH-、-CH2S-、-CH2-CH2-、-CH＝CH-(顺式和反式)、-CH2SO-、-CH(OH)CH2-、-COCH2-等连键替换。与天然存在的多肽相比，此种多肽模拟物可具有明显的优点，这些优点包括更经济的生产、更高的化学稳定性、增强的药理特性(例如，半衰期、吸收、药效、效率)、降低的抗原性及其它优点。
虽然本文描述的肽载体可以高效地穿过BBB或靶向特定类型细胞(例如，本文描述的这些)，但蛋白酶的存在可降低其效果。同样地，可以类似地降低本发明中使用的多肽治疗剂的效果。血清蛋白酶具有特定的底物要求，包括L-氨基酸和用于断裂(cleavage)的肽键。此外，外肽酶表示血清中蛋白酶活性的最重要组分，通常作用于多肽的第一肽键且需要自由的N-末端(Powell等人，Pharm.Res.10：1268-1273，1993)。鉴于此，使用多肽的修饰形式(version)往往是有利的。经修饰的多肽保留了原始L-氨基酸多肽的结构特性，但有利地的是，不容易受到通过蛋白酶和/或外肽酶断裂的影响。
共有序列(consensus sequence)的一种或多种氨基酸与相同类型的D-氨基酸(例如，对映体；D-赖氨酸代替L-赖氨酸)的系统置换(Systematicsubstitution)可用于产生更加稳定的多肽。因而，本文描述的多肽衍生物或模拟肽可以都是L-，都是D-，或混合的D，L多肽。N-末端或C-末端D-氨基酸的存在可增加多肽在体内的稳定性，这是因为肽酶不能利用D-氨基酸作为底物(Powell等人，Pharm.Res.10：1268-1273，1993)。反向(reverse)-D多肽是含有布置在相对于含有L-氨基酸的多肽的反向序列中的D-氨基酸的多肽。因而，L-氨基酸多肽的C-末端残基变成D-氨基酸多肽的N-末端，等等。反向D-多肽保留了与L-氨基酸多肽相同的三级构象(tertiary conformation)，因而保留了与L-氨基酸多肽相同的活性，但对在体外和体内的酶促降解更稳定，因而比原始多肽具有更强的治疗效能(Brady and Dodson，Nature 368：692-693，1994；Jameson等人，Nature368：744-746，1994)。除了反向-D-多肽之外，包含共有序列或基本同一的(identical)共有序列变体的约束多肽(constrained polypeptide)可通过本领域中所熟知的方法产生(Rizo and Gierasch，Ann.Rev.Biochem.61：387-418，1992)。例如，约束多肽可通过添加能够形成二硫桥键和从而产生环状多肽的半胱氨酸残基产生。环状多肽没有自由的N-或C-末端(termini)。因此，它们不易受到通过外肽酶的蛋白水解的影响，然而它们，当然易受内肽酶的影响，内肽酶不在多肽末端断裂。除了存在N-末端或C-末端的D-氨基酸残基，或它们的环状结构外，带有N-末端或C-末端的D-氨基酸多肽的序列和环状多肽的氨基酸的序列通常分别与它们对应的多肽序列相同。
含有分子内二硫键的环状衍生物可通过传统的固相合成制备，而在选定作为环化的位置，例如氨基和羧基端并入了合适的S-被保护的半胱氨酸或高半胱氨酸残基(Sah等人，J.Pharm.Pharmacol.48：197，1996)。链组装完成后，可通过(1)或(2)操作进行环化，其中(1)为：选择性去除S-保护基，随后使相应的两个游离SH-功能化合物在载体上氧化(on-support oxidation)，从而形成S-S键，接着从载体中利用传统方法去除产物并进行合适的纯化步骤，(2)为：从载体中去除多肽并同时完成侧链脱保护，接着在高度稀释的水溶液中氧化游离的SH-功能化合物。
含有分子内酰胺键的环状衍生物可以通过常规固相合成法制备，同时在选择用于环化的位置处并入合适的氨基和羧基侧链被保护的氨基酸衍生物。含有分子内-S-烷基键的环状衍生物可以通过常规固相化学法制备，同时在选择用于环化的位置处并入具有合适的氨基-被保护的侧链的氨基酸残基和合适的S-被保护的半胱氨酸或高半胱氨酸残基。
赋予对作用于多肽N-末端或C-末端残基的肽酶的抗性(resistance)的另一个有效方法是在多肽末端添加化学基团，以便修饰的多肽不再是肽酶的底物。一种此类化学修饰是在两个末端中任一末端或该两个末端对多肽进行糖基化。某些化学修饰，特别是N-末端糖基化，已被证实可增大多肽在人血清中的稳定性(Powell等人，Pharm.Res.10：1268-1273，1993)。其它增强血清稳定性的化学修饰包括，但不局限于，添加由1～20个碳原子的低级烷基组成的N-末端烷基基团，例如乙酰基，和/或添加C-末端酰胺或取代的酰胺基。特别地，本发明包括由带有N-末端乙酰基和/或C-末端酰胺基的多肽组成的修饰多肽。
本发明也包括其它类型的多肽衍生物，其含有通常不是多肽部分的另外的化学部分，条件是该衍生物可保留该多肽的期望功能活性(functionalactivity)。此种衍生物的实例包括(1)氨基末端或另一个游离氨基的N-酰基衍生物，其中该酰基可以是烷酰基(例如，乙酰基、己酰基、辛酰基)，芳酰基(例如，苯甲酰基)或封闭基团(blocking group)，例如F-moc(芴甲基-O-CO-)；(2)羧基末端或另一个游离羧基或羟基的酯；(3)羧基末端的酰胺或另一个游离羧基与氨或与合适的胺反应制得的酰胺；(4)磷酸化衍生物。
本发明也包括通过在本文所述多肽中加入另外的氨基酸残基形成的较长多肽序列。预期此种较长多肽序列与上述多肽具有相同的生物活性和特异性(例如，细胞嗜性)。虽然不排除具有大量另外氨基酸的多肽，但已认识到一些大的多肽可能会呈现遮盖有效序列的构象，从而阻止结合到靶上(例如，LRP受体家族成员，如LRP或LRP2)。这些衍生物可充当竞争性拮抗剂(antagonist)。因而，虽然本发明包括具有延伸部分(extension)的本文所述多肽或多肽衍生物，但期望该延伸部分不会破坏多肽或其衍生物的细胞靶向活性。
包括在本发明中的其它衍生物是由本文所述的两个相同，或两个不同多肽组成的双肽，其中这两个多肽彼此直接连接或通过间隔物(spacer)共价连接，例如通过丙氨酸残基的短链(short stretch)或通过蛋白质水解的公认位点(例如，通过组织蛋白酶，见美国专利No.5,126,249和欧洲专利No.495 049)。本文所述多肽的多聚体由相同或不同多肽或其衍生物形成的分子聚合物组成。
本发明也包括多肽衍生物，该多肽衍生物是嵌合或融合蛋白，其含有本文所述多肽或其片段，并在其氨基或羧基终端，或该两端处连接到不同蛋白的氨基酸序列上。此种嵌合或融合蛋白可以通过编码该蛋白的核酸重组表达而生成。例如，嵌合或融合蛋白可以包含与其中一个所述多肽共用的至少6个氨基酸，该氨基酸期望地导致具有相当或较高功能活性的嵌合或融合蛋白的形成。
识别模拟肽的试验
如上所述，产生用于复制本文所述多肽的骨架结构和药效团表现(模拟肽)的非肽类化合物，通常具有更高的代谢稳定性、更高的效力、更长的作用持久性和更佳的生物利用率。
模拟肽化合物可以利用本领域中已知组合文库方法中大量途径中的任一种获得，包括：生物学文库、可空间寻址并行的(spatially addressableparallel)固相或液相文库、需要解卷积(requiring deconvolution)的合成文库、“一珠一化合物”(one-bead one-compound)文库方法，以及利用亲和力层析选择的合成文库方法。生物学文库途径局限于肽文库，而其它四个途径可适用于肽、非肽低聚体或化合物的小分子文库(Lam，AnticancerDrug Des.12：145，1997)。合成分子文库的方法实例可在本领域中查到，例如，在：DeWitt等人，(Proc.Natl Acad.Sci.USA 90：6909，1993)；Erb等人，(Proc.Natl Acad.Sci.USA 91：11422，1994)；Zuckermann等人，(J.Med.Chem.37：2678，1994)；Cho等人，(Science 261：1303，1993)；Carell等人，(Angew.Chem，Int.Ed.Engl.33：2059，1994and ibid 2061)；以及在Gallop等人，(Med.Chem.37：1233，1994)中。化合物文库可存在于溶液中(例如，Houghten，Biotechniques 13：412-421，1992)或珠子(Lam，Nature 354：82-84，1991)、芯片(Fodor，Nature 364：555-556，1993)、细菌或孢子(美国专利No.5,223,409)、质粒上(Cull等人，Proc.Natl Acad.Sci.USA 89：1865-1869，1992)或在噬菌体(Scott and Smith，Science 249：386-390，1990)，或萤光素酶，以及通过确定底物向产物的适当转化而检测的酶标签上。
识别出本文所述多肽后，可通过许多标准方法分离和纯化它，这些方法包括，但不局限于，差别溶解度法(例如，沉淀)、离心法、色谱法(例如，亲和、离子交换、尺寸排阻色谱)，或可通过用于纯化肽、模拟肽或蛋白质的任何其它标准技术。已识别的感兴趣多肽的功能特性可以利用本领域中已知的任何功能性试验进行评估。期望地，使用用于评估胞内信号中下游受体功能的试验(例如，细胞增殖)。
例如，本发明模拟肽化合物可以利用下面三阶段工艺获得：(1)扫描本文所述多肽，从而识别靶向本文所述特定类型细胞所需要的二级结构区域；(2)使用构象受限二肽替代品(surrogate)从而精修(refine)骨架结构并提供对应于这些替代物的有机平台(organic platform)；和(3)利用最佳有机平台显示设计用于模拟期望的天然多肽活性的候选物库中的有机药效团。这三阶段更详细的说明如下。在第1阶段中，扫描主导(lead)候选多肽并简化其结构从而识别其活性要求。合成一系列原始多肽的多肽类似物。在第2阶段中，利用构象受限双肽替代品研究最佳的多肽类似物。吲哚里西啶-2-酮(indolizidin-2-one)、吲哚里西啶-9-酮和喹诺里西啶酮(quinolizidinone)氨基酸(分别为I2aa、I9aa和Qaa)可用作用于研究最佳肽候选物骨架结构的平台。这些平台和相关平台(综述在Halab等人Biopolymers 55：101-122，2000，和Hanessian等人Tetrahedron53：12789-12854，1997中)可以在多肽的特定区域引入，从而使药效官能团在不同方向取向。这些类似物的生物学评价可以识别改进的主导多肽，其模拟活性对结构的要求。在第3阶段，来自最有活性的主导多肽的平台可用来显示负责天然肽活性的药效官能团的有机替代品。药效官能团和支架可以平行地合成模式结合。多肽和以上阶段的衍化也可以利用本领域中已知方法通过其它方式完成。
从本文所述多肽、多肽衍生物、模拟肽或其它小分子确定的结构功能关系可以用来精修和制备具有相似或更佳活性的类似分子结构。因此，本发明化合物还包括与本文所述多肽具有共同结构、极性、电荷特性和侧链特性的分子。
总之，基于本文的公开内容，本领域技术人员可以开发对于识别使药剂靶向特定类型细胞(例如，本文所述的那些)的化合物有用的肽和模拟肽筛选试验。本发明试验可用于低通量、高通量或超高通量的筛选模式。本发明试验包括适于自动化的试验。
接头
该多肽治疗剂(例如，神经降压素)可以直接结合(例如，通过共价键如肽键)或通过接头结合到载体肽上。接头包括化学连接剂(例如，可断裂的接头)和肽。
在一些实施方式中，该接头是化学连接剂。该多肽治疗剂和肽载体可以通过氢硫基、氨基(胺)，和/或碳水化合物或任何合适的反应性基团缀合。同型双功能和异型双功能交联剂(缀合剂)可从许多商业来源获得。可供交联的区域可以在本发明多肽上找到。该交联剂可包含柔性臂，例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15个碳原子。示例交联剂包括BS3([双(磺基琥珀酰亚胺基)辛二酸酯]；BS3是靶向可及的伯胺的同型双功能N-羟基琥珀酰亚胺酯)，NHS/EDC(N-羟基琥珀酰亚胺和N-乙基-′(二甲基氨基丙基)碳二亚胺；NHS/EDC可以使伯胺基与羧基缀合)，磺基-EMCS([N-e-马来酰亚胺基己酸]酰肼；磺基-EMCS是反应朝向巯基和氨基的异型双功能反应性基团(马来酰亚胺和NHS-酯))，酰肼(大部分蛋白质含有暴露(exposed)的碳水化合物，且酰肼是用于将羧基连接到伯胺的有用试剂)，和SATA(N-琥珀酰亚胺基-S-乙酰基硫代乙酸酯；SATA反应朝向胺并添加了被保护的巯基))。
为了形成共价键，可以使用各种各样的活性羧基(例如，酯)作为化学反应性基团，在这些羧基中羟基部分在修饰肽所需水平下是生理可接受的。特别的药剂包括N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)、N-羟基-磺基琥珀酰亚胺(磺基-NH)、马来酰亚胺-苯甲酰基-琥珀酰亚胺(MBS)、γ-马来酰亚胺基-丁酰氧基琥珀酰亚胺酯(GMBS)、马来酰亚胺基丙酸(MPA)、马来酰亚胺基己酸(MHA)和马来酰亚胺基十一酸(MUA)。
伯胺是NHS酯的主要靶。可接近的α-氨基存在于蛋白质的N-末端上，并且赖氨酸的ε-氨与NHS酯反应。当NHS酯与伯胺发生共轭(缀合)反应释放N-羟基琥珀酰亚胺时，形成酰胺键。这些含有琥珀酰亚胺的反应性基团在本文指琥珀酰亚胺基。在本发明的某些实施方式中，该蛋白质上的官能团是硫醇基，并且该化学反应性基团是含马来酰亚胺基的基团如γ-马来酰亚胺-丁酰胺(GMBA或MPA)。此种含有马来酰亚胺的基团在本文中指马来酰亚胺基(maleido)。
当反应混合物的pH为6.5～7.4时，马来酰亚胺基对肽上氢硫基的选择性最强。在pH为7.0时，马来酰亚胺基与氢硫基(例如，蛋白质如血清白蛋白上的硫醇基或Ig G)的反应速率比其与氨的反应速率大1000倍。因而，该马来酰亚胺基和氢硫基之间可以形成稳定的硫醚连键。
在其它实施方式中，该接头包括至少一个氨基酸(例如，至少2、3、4、5、6、7、10、15、20、25、40或50个氨基酸的肽)。在某些实施方式中，该接头是单个氨基酸(例如，任何天然存在的氨基酸如Cys)。在其它实施方式中，使用富含甘氨酸的肽如具有[Gly-Gly-Gly-Gly-Ser]n序列的肽，其中n是1、2、3、4、5或6，如美国专利No.7,271,149中描述的。在其它实施例中，使用富含丝氨酸的肽，如美国专利No.5,525,491中描述的。富含丝氨酸的肽接头包括式[X-X-X-X-Gly]y表示的那些，其中多达两个的X是Thr，剩下的X为Ser，并且y为1～5(例如，Ser-Ser-Ser-Ser-Gly，其中y大于1)。在一些情况下，该接头是单个氨基酸(例如，任何氨基酸，如Gly或Cys)。
合适的接头实例为琥珀酸、Lys、Glu和Asp，或二肽如Gly-Lys。当该接头是琥珀酸时，其一个羧基可以与该氨基酸残基的氨基形成酰胺键，并且其另一个羧基例如可以与该肽或取代基的氨基形成酰胺键。当该接头是Lys、Glu或Asp时，其羧基可以与该氨基酸残基的氨基形成酰胺键，并且其氨基可以，例如与取代基的羧基形成酰胺键。当Lys用作接头时，可以在Lys的ε-氨基和取代基之间插入进一步的接头。在一个特定实施例中，该进一步的接头是琥珀酸，该琥珀酸例如与Lys的ε-氨基和取代基中存在的氨基形成酰胺键。在一个实施方式中，该进一步的接头是Glu或Asp(例如，其与Lys的ε-氨基形成酰胺键，并且与取代基中存在的羧基形成另外的酰胺键)，就是说，取代基是Nε-乙酰化赖氨酸残基。
神经降压素激动剂活性试验
可以利用本领域中已知的任何方法，确定化合物是否具有神经降压素激动剂活性。例如，可以通过磷酸肌醇的释放量测量神经降压素受体处的活性。可以在存在和不存在化合物的情况下测量由表达神经降压素受体(例如，人或大鼠受体)的细胞产生的磷酸肌醇，其中所产生的磷酸肌醇增加表明该化合物是神经降压素受体激动剂。
Watson等人在J Neurochem 59：1967-1970，1992中描述的一个实施例中，用大鼠神经降压素受体转化中国仓鼠卵巢(CHO)细胞。通过与可检测的标记神经降压素(例如3H标记的)接触和测量与测试化合物的竞争，可以测量神经降压素激动剂的结合力。第二信使合成(D-myo-肌醇1-磷酸(IP1))可通过用D-myo-[3H]肌醇预先标记细胞进行测量。产生的[3H]肌醇1-磷酸可通过离子交换色谱分离。
治疗应用
本发明化合物可以用于神经降压素活性有利的任何合适的治疗应用中。神经降压素(NT)是在中枢神经系统和胃肠道中发现的13个氨基酸。在脑中，NT与多巴胺受体和其它神经递质系统关联。外周NT用作消化和心血管系统上的旁分泌和内分泌肽。已建议将神经降压素用于各种治疗应用，包括精神病性障碍、代谢障碍和疼痛。因为已证明神经降压素可以调节与精神分裂症关联的脑区中的神经传递，所以建议将神经降压素和神经降压素受体激动剂作为抗精神病药物。
神经疾病
因为本文描述的多肽能够运送药剂穿过BBB，所以本发明化合物也对治疗神经疾病有用，如神经退行性疾病或中枢神经系统(CNS)的其它病况、外周神经系统或自主神经系统(例如，其中神经元丧失或恶化)。神经降压素已建议用于抗精神病治疗，因而可用于治疗诸如精神分裂症和双向型(bipolar)障碍等疾病。许多神经退行性疾病的特征是共济失调(即，肌肉运动不协调)和/或记忆丧失。神经退行性疾病包括亚历山大疾病、阿尔珀疾病、阿尔茨海默氏病、肌萎缩性脊髓侧索硬化(ALS：即，卢-格里格病)、共济失调毛细血管扩张、巴滕病(Spielmeyer-Vogt-Sjogren-Batten疾病)、牛脑海绵状病(BSE)、卡纳万病、科克因综合症、皮质基底节变性、克罗伊茨费尔特-雅各布病(Creutzfeldt-Jakob disease)、亨廷顿氏病(Huntington’s disease)、HIV-关联的痴呆、肯尼迪氏病(Kennedy’sdisease)、克拉伯病(Krabbédisease)、路易体痴呆(Lewy body dementia)、马查多-约瑟夫病(Machado-Joseph disease)(脊髓小脑性共济失调3型)、多发性硬化、多系统萎缩、发作性睡病、神经疏螺旋体病、帕金森氏病、佩-梅氏病(Pelizaeus-Merzbacher disease)、皮克氏病(Pick’s disease)、原生性脊髓侧索硬化、朊毒体病、雷弗素姆氏病(Refsum’s disease)、谢耳德氏病(Schilder’s disease)(即，肾上腺脑白质营养不良)、精神分裂症、脊髓小脑性共济失调、脊髓性肌萎缩、斯-里-奥三氏综合症(Steele-Richardson、Olszewski disease)、和脊髓痨。
可用本发明化合物治疗的其它神经和精神疾病包括图雷特综合征和强迫症。
诱导体温降低
本发明化合物可以用于降低受验者体温。因为已证明体温降低对需要神经保护的受验者如正罹患或最近已罹患中风、脑缺血、心脏缺血，或神经损伤如脊髓损伤或者头或脑损伤(例如，创伤性脑损伤)的受验者是有利的，所以此种治疗对降低这些病况的并发症有用。在手术期间也期望体温降低，如心脏手术(例如，心脏直视手术)或其它大手术或其中受验者罹患恶性低温的手术。
疼痛
还已知，神经降压素具有镇痛作用。因而，本发明化合物可用于减轻受验者疼痛。该受验者可能正罹患急性疼痛(例如，选自由机械性疼痛、热疼痛、冷疼痛、缺血性疼痛和化学诱导的疼痛组成的组)。其它类型的疼痛包括外周或中枢神经性疼痛、炎性疼痛、偏头痛相关性疼痛、头痛相关性疼痛、肠道易激综合症相关性疼痛、纤维肌痛相关性疼痛、关节炎疼痛、骨骼疼痛、关节疼痛、胃肠疼痛、肌肉疼痛、心绞痛、面部疼痛、盆骨疼痛、跛行、术后疼痛、创伤后疼痛、紧张型头痛、分娩痛、妇科疼痛或化疗诱发的疼痛。
代谢障碍
有证据表明，神经降压素可用于治疗代谢障碍，参见例如美国专利申请No.2001/0046956。因而，本发明化合物可用于治疗此种障碍。该代谢障碍可以是糖尿病(例如，I型或II型)、肥胖症、肥胖症引起的糖尿病、高血糖、血脂异常、高三酸甘油酯血症、X综合征、胰岛素抗性、葡萄糖耐量降低(IGT)、糖尿病血脂异常、高血脂、心血管病或高血压。该受验者可以是超重、肥胖或贪食症患者。
药物成瘾/滥用
已揭示神经降压素可以治疗药物成瘾或减轻受验者药物滥用，特别是精神兴奋剂。因而，本发明化合物可以用于治疗药物成瘾或药物滥用，该药物为，例如安非他命(amphetamine)、甲基苯丙胺(methamphetamine)、3，4-亚甲基二氧基甲基苯丙胺、尼古丁、可卡因、甲基芬尼特(哌醋甲酯，methylphenidate)和槟榔素(arecoline)。NT可以用于治疗酒瘾。
施用和剂量
本发明也描述了包含治疗有效量的本发明化合物的药物组合物。该组合物可以调配用于各种递送系统。一种或多种生理上可接受的赋形剂或载体也可以包括在合适制剂用的组合物中。适合用在本发明中的制剂可在Remington’s Pharmaceutical Sciences，Mack出版公司，Philadelphia，PA，第17版，1985中找到。对于药物递送方法的简要综述，可参见，例如Langer(Science 249：1527-1533，1990)。
该药物组合物可以通过胃肠外、鼻内、表面(局部，topical)、口服、或局部施用途径，如通过透皮方式，用于预防性和/或治疗性治疗。该药物组合物可通过胃肠外(例如，通过静脉注射、肌肉注射或皮下注射)，或口服，或表面施用(局部涂药，topical application)或在受血管或癌症病况影响的区域中的关节腔内注射施用。另外的施用路径包括血管内、动脉内、瘤内、腹膜内、脑室内、硬脑膜内(intraepidural)，以及鼻、眼、巩膜内(intrascleral)、眶内、直肠、表面，或雾化吸入施用。本发明也特别包括通过诸如积存注射(depot injection)或侵蚀植入(erodible implant)或配合剂(component)等方式持久释放的施用方式。因而，本发明提供了胃肠外施用的组合物，该组合物可包括溶解或悬浮在可接受载体，优选含水载体，即，水、缓冲水、盐水、PBS和类似物中的上述药剂。如需要接近生理条件时，该组合物可包含药学上可接受的辅助物质，例如PH调节和缓冲药剂、张力(tonicity)调节药剂、润湿药剂、清洁剂等。本发明也提供口服递送的组合物，该组合物可含有惰性成份，例如药片、胶囊等制剂的粘合剂(binder)或填料。此外，本发明提供了局部施用的组合物，该组合物可含有惰性成份，如乳油(cream)、软膏(ointment)等制剂的溶剂或乳化剂。
这些组合物可通过传统的灭菌技术灭菌，或可无菌过滤。所得水溶液可照原样封装(packaged)待用，或冻干，可在施用前将冻干的药剂与无菌含水载体结合。该药剂的pH通常在3和11之间，更优选在5和9之间或6和8之间，且最优选在7和8之间，例如7～7.5。所得固体形式组合物可封装在多个单次剂量单元中，每个单元均含有固定量的上述药剂或多种药剂，例如封装在药片或胶囊的密封包装中。该固体形式的组合物也可封装在量可灵活控制(flexible quantiy)的容器中，例如封装在设计用于表面施用的乳油或软膏的可挤压管中。
可施用包含有效量的组合物用于预防性或治疗性治疗。在预防应用中，可向临床上被确定为易患病体质的受验者或对代谢障碍或神经退行性疾病的易感性增大的受验者施用组合物。可向受验者(例如，人)施用足够延缓、降低，或优选阻止临床疾病发作的量的本发明组合物。在治疗应用中，可向已罹患疾病(例如，代谢障碍，如本文描述的那些，或神经疾病)的受验者(例如，人)施用足够治愈或至少部分遏制该病况及其并发症症状的量的组合物。足够完成这个目的的量被定义为“治疗有效量”，即，足够显著改善与疾病或医学病况关联的一些病症的量。例如，在代谢障碍(例如，本文描述的那些)的治疗中，减少、阻止、延缓、压制或遏制疾病或病况的任何症状的药剂或化合物都是治疗有效的。治疗有效量的药剂或化合物并不需要治愈疾病或病况，但将对疾病或病况有治疗作用，以便延缓、阻碍，或阻止疾病或病况症状的发作，或改善疾病或病况症状，或改变疾病或病况的期限(term)，或例如降低疾病或病况严重性，或加快个体的恢复。
对这种用途有效的量取决于疾病或病况的严重性以及受验者体重和总体状况，但一般每位受验者每单位剂量的药剂或多种药剂为约0.05μg～约1000μg(例如，0.5-100μg)等效量的exendin-4。适合于最初施用和加强剂量施用的方案特点是，初期施用后，随后以每小时、每天、每周或每月一次或多次的间隔施用重复剂量。存在于本发明组合物中的药剂的总有效用量可作为单次剂量，以推注(bolus)或通过输注形式在相对短的时段内施用给哺乳动物，或可利用在较长时间段(例如，每4-6小时、8-12小时、14-16小时或18-24小时，或每2-4天、每1-2周、每月一次剂量)内施用多次剂量的分次治疗方案施用。或者，可考虑足够维持血液中治疗有效浓度的连续静脉输注。
存在于本发明组合物中并用在应用于哺乳动物(例如，人)的本发明方法中的一种或多种药剂的治疗有效量可由普通技术人员视哺乳动物个体年龄、体重和病况差异确定。因为本发明某些化合物表现出增强的穿过BBB的能力，所以本发明化合物剂量可以低于未缀合激动剂治疗效果所需的等效剂量(例如，低至少于或等于约90％、75％、50％、40％、30％、20％、15％、12％、10％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％或0.1％)。向受验者(例如，哺乳动物，如人)施用有效量的本发明药剂，该有效量为使受治疗受验者产生期望结果(例如，血糖降低、体重增加减少、体重减轻增多和食物摄入量减少)的量。治疗有效量可以由本领域技术人员凭经验确定。
与每周一次或多次(例如，每周2、3、4、5、6或7或更多次)的每剂量神经降压素，每天或每周0.1～2,500(例如，2,000、1,500、1,000、500、100、10、1、0.5或0.1)μg剂量相比，该受验者也可以接受约0.05～10,000μg等效剂量的药剂。受验者也可以接受每两周或三周一次每剂量为0.1～3,000μg的组合物药剂。
包含有效量的本发明组合物的单次或多次施用可按主治医生选择的剂量水平和方式进行。可以基于受验者疾病或病况的严重性确定和调节剂量和施用方案，可根据临床医师通常实施的方法或本文描述的那些，在治疗全过程中监测受验者疾病或病况的严重性。
本发明化合物可以与传统治疗方法或疗法联合使用，或可以与传统治疗方法或疗法分开使用。
当本发明化合物与利用其它药剂的疗法联合使用时，可将它们相继或同时施用给个体。或者，根据本发明的药物组合物可以由本发明化合物、与其结合的本文所述药学上可接受的赋形剂，及本领域中已知的另外治疗或预防剂的结合物组成。
实施例1
合成神经降压素-血管肽素-2缀合物
利用下面描述的方案，合成示例的神经降压素-血管肽素-2缀合物。如这些实施例中使用的，缩写NT是指下文描述的pE-置换的神经降压素肽。
Figure BDA0000081525570000371
合成神经降压素肽
利用SPPS(固相肽合成法)合成pELYENKPRRPYIL-OH，其中使用了特殊氨基酸(unusual amino acid)L-焦谷氨酸(pE)。通过Fmoc(9-芴甲氧羰基)氨基-末端保护，在Protein Technologies，Inc.
Figure BDA0000081525570000372
合成器上进行SPPS。利用相对于树脂过量5倍的Fmoc-氨基酸(200mM)合成100μmol规模的肽。利用DMF中的1∶1∶2的氨基酸/活化剂/NMM，及HBTU(2-(1H-苯并三氮唑-1-基)-1，1，3，3四甲基脲六氟磷酸酯)和NMM(N-甲基吗啡啉)，通过预装载的Fmoc-Leu-Wang树脂(0.48mmol/g)使羧基-末端酸交联。利用20％的哌啶/DMF脱保护。在室温下利用由95/2.5/2.5的TFA/水/TES组成的溶液通过常规方法使树脂结合的产物断裂(cleaved)，持续2小时。
预装载的Fmoc-Leu-Wang树脂(0.48mmol/g)购自ChemPep，Fmoc-氨基酸、HBTU购自ChemImpex，特殊L-焦谷氨酸购自Sigma-Aldrich。氨基酸的侧保护基对于天门冬胺(aspargine)是Trt(三苯甲基(trityl))，对于谷氨酸和酪氨酸是t-Bu(叔丁基)，对于精氨酸为Pbf(五甲基二氢苯并呋喃-5-磺酰基)，而对于赖氨酸为tBoc(叔丁氧基羰基)。
利用冰冷的醚使粗肽沉淀析出，并通过RP-HPLC色谱(Waters DeltaPrep 4000)纯化。从所收集的组分中蒸发掉乙腈，冻干从而获得纯白色固体(204mg，61％，纯度＞98％)。质量通过ESI-TOF MS(Bruker Daltonics；计算值1672.92；测量值1671.90，m/z 558.31(+3)，836.96(+2))证实。
EMCS-NT
通过用磺基-EMCS(N-[ε-马来酰亚胺基己酰氧基]磺基琥珀酰亚胺酯)溶液(Pierce Biotechnology)(6.1mg，14.9μmol，1eq.在1ml PBS 4X中)处理NT溶液(25mg，14.9μmol，1eq.在3.5ml PBS 4X中，pH 7.64)活化NT的N-赖氨酸伯胺。用下面描述的分析方法(参见图1A和1B中的色谱图1-2)监测反应。让该反应(3.32mM，pH 7.61)在室温下继续进行1小时。该修饰通过加入磺基-EMCS(4.5mg，10.9μmol，0.73eq.，在1ml of PBS4X中)重复一次，持续1小时。通过FPLC色谱(AKTA explorer，参见图2中的色谱图3)纯化该混合物。在含有30ml的30RPC树脂(聚苯乙烯/二乙烯基苯)的柱子上纯化EMCS-NT。将35mg样品装载在反应缓冲液(4ml)：10％乙腈(ACN)水溶液，0.05％TFA(200μl)中。溶液A是H2O，0.05％TFA，溶液B是ACN，0.05％TFA。溶液B的流速为5～9ml/min，梯度为10～25％。
在蒸发掉乙腈后，水的体积减少到5ml，用于下一步骤。获得无色的纯EMCS-修饰的NT溶液(纯度＞98％)。该质量通过ESI-TOF MS(BrukerDaltonics)检测，计算值为1867.13，测量值为1866.00，m/z 623.01(+3)，934.00(+2)。
NT-AN2Cys-NH2
利用含有马来酰亚胺基的EMCS-NT和游离的AN2Cys-NH2硫醇残基进行缀合。通过缓慢地加入0.1N的NaOH溶液，将EMCS-NT溶液的pH从1.65调节到6.42。在调节pH的过程中发生水解副反应(≤5％，水解的EMCS-NT，Mw＝1833)。将AN2Cys-NH2溶液(46.4mg，14.9μmol，1eq.，在2.5ml PBS 4x中，pH 7.64)加入到EMCS-NT溶液中。利用下面的分析方法监测反应(参见图3A和3B中的色谱图4-5)。让该反应(1.9mM，pH6.3)在室温下继续进行30分钟。通过FPLC色谱(AKTA explorer，参见图4中的色谱图6)纯化该混合物。利用包含30ml的30RPC树脂(聚苯乙烯/二乙烯基苯)的柱子(GE Healthcare)纯化NT-AN2Cys-NH2，将74mg样品装载在4ml反应缓冲液(10％ACN水溶液，0.05％TFA(200ul))中。溶液A是H2O，0.05％TFA，溶液B是ACN，0.05％TFA。流速为5～9ml/min，使用梯度为10％～25％的溶液B。
在蒸发掉乙腈和冻干之后，获得缀合的NT-AN2Cys-NH2，为纯白色固体(5.5mg，2步骤为9％，纯度＞95％)。该质量通过ESI-TOF MS(BrukerDaltonics)证实，MW的计算值为4270.76，测量值为4269.17(m/z 712.54(+6)，854.84(+5)，1068.29(+4)，1424.04(+3))。
该缀合物在低于-20℃的温度下储存在氮气气氛下。
分析方法
利用下述方法。为了分析纯化过程中的样品，采用带有1.7μm，2.1x50mm BEH苯基柱子的Waters Acquity UPLC系统，在229nm处监测。溶液A是H2O，0.1％TFA，溶液B是乙腈(ACN)，0.1％TFA。流速为0.5ml/min，梯度为10～90％B，如下表所示。
Figure BDA0000081525570000391
实施例2
NT-AN2Cys-NH2缀合物特性
为了研究NT-AN2Cys-NH2(NT-An2)缀合物的药理效应和脑渗透能力(brain penetration)，我们监测了它对小鼠体温的影响(图5)。小鼠温度未受到静脉施用的1mg/kg NT或盐水对照物的影响。相比之下，静脉注射的等效剂量缀合物(2.5mg/kg)使小鼠体温迅速降低，导致低温。注射较高剂量(5mg/kg)的NT-An2导致体温更强烈地(stronger)降低，表明NT-An2的效果是剂量依赖性的。
我们也对较高剂量的缀合物是否能诱导更低的低温进行了测试。我们给小鼠施用了5、15或20mg/kg缀合物，并在施用后的120分钟内监测施用后小鼠体温的降低情况。观察到这些较高剂量之间的差异很小(图6)。
用第二小组的NT-An2化合物再次重复了该实验，结果类似。第三组，作为试图扩大生产的一部分，表现出类似，但有些低的活性，如图7所示。
为了证实NT-An2缀合物能够穿过BBB，利用标准方法用碘处理NT和该缀合物，并利用本领域中的标准方法执行原位脑灌注试验。测量最初运送量作为时间的函数(图8)。结果清楚地表明，NT-An2缀合物在脑中的初始摄取量高于未缀合NT。此外，原位灌注2min后，进行毛细血管清除法(capillary depletion)从而量化在脑实质中发现的NT-An2量(图9)。与NT相比，在脑实质中发现较高水平的NT-An2。另外，这些结果表明NT-An2未被捕获在脑毛细血管中。总的说来，我们的结果证明，该新NT-An2衍生物以活化控制体温所涉及到的它的受体所需的足够浓度穿过BBB。
实施例3
利用血管肽素-NT缀合物诱导持续低温
我们进行了另外的实验从而测试该缀合物是否能够诱导小鼠和大鼠的持续低温。
在第一个实验中，首先给小鼠静脉推注5mg/kg的NT-An 2，接着在1小时后静脉输注(10mg/kg/hr)持续2.5小时。在输注期间小鼠体温持续降低，到达-11℃的最低点(图10)。在输注结束后，体温缓慢地回到37℃，该动物恢复原状。
对大鼠进行类似的实验。这里给大鼠静脉推注20mg/kg的NT-An 2，接着立即以20mg/kg/hr速率输注持续3.5小时。90分钟后，温度降低达到最大，约为3.5℃(图11)。
持续低温实验如下进行：静脉推注20mg/kg的NT-An2，接着立即以20mg/kg/hr速率输注持续2.5小时。在这时，输注速率增大到40mg/kg/hr。在的360分钟的实验过程中，观察到体温从37℃开始降低(图12)。
对大鼠进行类似的实验。在这个实验中，给大鼠静脉注射20mg/kg的NT-An2，接着以20mg/kg/hr速率输注。在360分钟的实验过程中，也观察到体温的持续降低(图13)。
还对大鼠进行了超过12小时的进一步实验。这个实验涉及静脉推注40mg/kg的NT-An2，接着立即以20mg/kg/hr速率输注NT-An2。如图14所示，这导致实验过程中体温的持续降低。
实施例4
NT-An2诱导的镇痛作用
我们也测试了NT-An2诱导小鼠镇痛的能力。我们测试了对照组小鼠、接受20mg/kg的NT-An2的小鼠，以及作为阳性对照接受1mg/kg丁丙诺啡(阿片镇痛药)的小鼠在热板足暴露(hot plate foot exposure)和舔足行为之间的潜伏期。在注射后，NT-An2和丁丙诺啡统计显著性地增大了舔足行为的潜伏期，表明NT-An2可以用作镇痛药(图15)。
实施例5
制备较短的神经降压素类似物
我们进一步制备了数个较短的神经降压素类似物。这些类似物包括NT(8-13)(RRPYIL)、Ac-LysNT(8-13)、Ac-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13)、pGlu-LysNT(8-13)、MHA-NT(8-13)，和β-巯基MHA-NT(8-13)(见下文)。
Figure BDA0000081525570000411
通过在Protein Technologies，Inc.
Figure BDA0000081525570000412
肽合成器上利用SPPS方法，和Fmoc化学合成NT和NT(8-13)类似物。预装载的Fmoc-Leu-Wang树脂(0.48mmol/g)购自ChemPep，Fmoc-氨基酸，HBTU购自ChemImpex，特殊pE购自Sigma-Aldrich，特殊D-酪氨酸购自ChemImpex，磺基-EMCS购自Pierce Biotechnology。氨基酸的侧保护基对于天门冬胺是Trt，对于谷氨酸和酪氨酸是t-Bu，对于精氨酸为Pbf，而对于赖氨酸为tBoc。质量通过ESI-TOF MS(MicroTof，Bruker Daltonics)证实。
一般方法-合成神经降压素(NT)(pELYENKPRRPYIL-OH)。利用特殊L-焦谷氨酸(pE)和相对于树脂过量5倍的Fmoc-AA(200mM)合成NT。利用DMF中的1∶1∶4的AA/HBTU/NMM，通过预装载的Fmoc-Leu-Wang树脂(0.48mmol/g)使羧基末端酸交联。利用20％的吡啶/DMF进行脱保护。在室温下，通过常规方法利用由95/2.5/2.5的TFA/水/TES组成的鸡尾酒溶液，使树脂结合的产物断裂，持续2h。
利用冰冷的醚使粗肽沉淀析出，并通过RP-HPLC色谱，Waters DeltaPrep 4000，Kromasil 100-10-C18，含0.05％TFA的H2O/ACN(“方法A”)纯化。从所收集的组分中蒸发掉乙腈并冻干。形成800mg白色蓬松的固体形成，产率80％，纯度HPLC＞98％，计算值1672.92，测量值1671.90，m/z 558.31(+3)，836.96(+2)。
合成MHA-NT(8-13)(MHA-RRPYIL-OH)。使用与NT相同的方法。使用100mM Fmoc-AA溶液和TBTU。在断裂之前，通过在室温下用18mM磺基-EMCS溶液(1.2eq.，在DMF中)处理结合到树脂上的游离N-末端氨基肽1.5h，在SPPS中引入N-末端MHA基团。粗肽通过RP-HPLC色谱，Waters Delta Prep 4000，Waters BEH Phenyl，含0.05％TFA的H2O/ACN(“方法B”)纯化。制得55mg产品，产率为73％，纯度HPLC≥95％，计算值1010.19，测量值1010.59，m/z 505.81(+2)。
合成Ac-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13)(Ac-KRRPD-YIL-OH)。使用与NT相同的方法。使用D-酪氨酸、100mM Fmoc-AA溶液，和TBTU。在断裂之前，在室温下利用过量的1∶1∶3v/v/v的乙酸酐/DIEA/DMF进行随后的封端反应，持续10分钟。该肽通过方法A纯化。形成426mg白色蓬松固体，产率为82％，纯度HPLC≥95％，计算值987.20，测量值987.58，m/z 494.30(+2)。
合成ANG-Cys-NH2(H-TJFFYGG6S7RGKRNNFKTEEYC-NH2)。利用相对于树脂过量5倍的Fmoc-AA(200mM)合成ANG-Cys-NH2。G6S7作为伪脯氨酸二肽GS被交联。利用DMF中的1∶1∶4的AA/HCTU/NMM，通过含有Nle(0.40mmol/g)的Rink酰胺MBHA树脂使羧基末端酰胺交联。在室温下，利用94/2.5/2.5/1的TFA/水/TES使树脂结合的产物断裂，持续2h。
利用冰冷的醚使粗肽沉淀析出，并通过RP-HPLC色谱，Waters DeltaPrep 4000，Kromasil 100-10-C18和Waters BEH Phenyl，含有0.05％TFA的H2O/ACN(“方法C”)连续纯化两次。从所收集的组分中蒸发掉乙腈并冻干。形成565mg白色蓬松的固体，产率28％，纯度HPLC＞90％，计算值2403.63，测量值2402.05，m/z 1202.53(+2)，802.04(+3)，601.78(+4)。
一般方法-合成MHA-NT。将NT(1eq.)溶解在PBS 4x(pH 7.3)中，通过加入0.1N的NaOH溶液，将该溶液pH调节为7.1。向该溶液中加入磺基-EMCS溶液(1eq.，在PBS 4x中)。用分析方法监测反应。让该反应(9.0mM，pH7.1)在RT下继续进行2h。加入0.1N的NaOH溶液，将该溶液pH从5.2调节为7。
在第二次加入磺基-EMCS(0.3eq.，在PBS 4x中)之后，重复该反应1h。通过FPLC色谱，AKTA explorer，30RPC树脂，无酸的H2O/ACN(“方法D”)纯化该混合物。在蒸发之前，用0.1％TFA水溶液将所得纯的汇集组分酸化到pH为4。
在蒸发掉乙腈之后，将水体积减少到将直接参与随后的缀合步骤的最小体积。形成无色溶液，估计为278mg，产率为83％，纯度HPLC＞98％，计算值1867.13，测量值1866.00，m/z 623.01(+3)，934.00(+2)。
合成AcLys(MHA)NT(8-13)(D-Tyr11)。AcLysNT(8-13)(D-Tyr11)使用了与MHA-NT相同的方法。在第一次加入磺基-EMCS溶液(1eq.，在PBS 4x中)之后，让该反应(5.0mM，pH 6.8)在室温下继续进行2h。形成无色溶液，估计为24mg，产率为67％，纯度HPLC≥95，计算值为1180.40，测量值为1180.64，m/z 590.83(+2)。
在上面合成方法中使用了下面的缩写。
Figure BDA0000081525570000431
Figure BDA0000081525570000441
实施例6
神经降压素类似物特性
为了确定哪种NT类似物或多种类似物最适合于与血管肽素2缀合，我们评价了每种类似物诱导小鼠低温的能力。静脉推注7.5mg/kg的NT(8-13)、Ac-Lys-NT(8-13)、Ac-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13)、pGlu-NT(8-13)和对照物(图16)，并测量120分钟内的体温。在所测试的类似物当中，Ac-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13)使得体温降低最大。这种类似物所以被选择用于缀合和进一步实验。
实施例7
制备神经降压素类似物缀合物
制备三种神经降压素和NT类似物缀合物，NT-AN2(如上所述)、NT(8-13)-AN2，和Ac-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13)-AN2。这些缀合物中的每种的结构在下表中给出。
Figure BDA0000081525570000442
Figure BDA0000081525570000451
通过在Protein Technologies，Inc.
Figure BDA0000081525570000452
肽合成器上利用SPPS方法，和Fmoc化学合成缀合物类似物。预装载Fmoc-Leu-Wang树脂(0.48mmol/g)购自ChemPep，Fmoc-氨基酸、HBTU购自ChemImpex，特殊pE购自Sigma-Aldrich，非天然D-酪氨酸购自ChemImpex，磺基-EMCS购自Pierce Biotechnology。氨基酸的侧保护基对于天门冬胺是Trt，对于谷氨酸和酪氨酸是t-Bu，对于精氨酸为Pbf，而对于赖氨酸为tBoc。质量通过ESI-TOF MS(MicroTof，Bruker Daltonics)证实。下面方法中使用的所有缩写都定义在上面实例5中。
一般方法-合成ANG-NT。用含有马来酰亚胺基的MHA-NT和游离的ANG-Cys-NH2硫醇残基进行缀合。
通过缓慢地加入0.1N NaOH溶液，将先前制备的MHA-NT溶液pH从4.2调节到5。向该MHA-NT溶液中加入ANG-Cys-NH2溶液(1eq.，在PBS 4X中，pH 7.3)。利用分析方法监测反应。让该反应(2.5mM，pH5.1)在室温下继续进行1h。通过FPLC色谱，AKTA explorer，30RPC树脂，含有0.05％TFA的H2O/ACN(“方法E”)纯化该混合物。
在蒸发掉乙腈并冻干之后，获得缀合的ANG-NT，为纯白色固体，412mg，产率为65％，2步产率为54％，纯度HPLC＞95％，计算值4270.76，测量值4269.17，m/z 712.54(+6)，854.84(+5)，1068.29(+4)，1424.04(+3)。
合成ANG-NT(8-13)。MHA-NT(8-13)使用了与ANG-NT相同的方法。将MHA-NT(8-13)(1eq.)溶解在DMSO(19mM)中。通过方法B(见上文)纯化该混合物。形成白色蓬松的固体，597mg，产率为88％，纯度HPLC≥95％，计算值3413.82，测量值3413.46，m/z 683.75(+5)，854.19(+4)，1138.91(+3)。
合成ANG-AcLys-[D-Tyr11]NT(8-13)。ANG-AcLys-[D-Tyr11]NT(8-13)使用了与ANG-NT相同的方法。将该肽通过方法E纯化。形成白色固体，17mg，产率为24％，纯度HPLC≥95％，计算值3584.03，测量值3583.79，m/z  598.30(+6)，717.76(+5)，896.70(+4)，1195(+3)。
实施例8
NT类似物缀合物的特性
为了证明NT类似物缀合物诱导低温的能力，分别给小鼠静脉推注对照物、未缀合的NT、NT-An2、NT(8-13)-An2和Ac-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13)-An2，并监测120分钟内的体温。观察到对照物和未缀合NT之间差异很小，用NT(8-13)-An2缀合物观察到相同的效果，并且用NT-An2和Ac-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13))-An2缀合物观察到更强的效果(图17)。
我们也对1mg/kg未缀合Ac-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13)和6.25mg/kgAc-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13)-An2缀合物降低体温的能力进行了比较。从这些实验可以看出，与未缀合化合物相比，该缀合物使体温降低的更多(图18)。
在1小时之后，推注Ac-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13)-An2缀合物(6.25mg/kg)之后，接着以6.25mg/kg/hr的速率输注这种缀合物(图19)。
实施例9
NT和NT类似物及其与NT受体NTSR1的缀合物
为了进一步表征NT、NT类似物以及NT或NT类似物的缀合物，采用了表达高亲合力NTSR1受体的HT29细胞(人结肠腺癌II级细胞系)。作为初步测试，通过40nM未标记的NT，我们可以证明[3H]-神经降压素可完全偏离于该细胞(图20)。然后我们进行了0.4nM～40nM的剂量反应测试。从这些结果，我们可以确定在这个体系中NT的IC50为1.4nM(图21)。
我们然后将NT的结合力和Ac-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13)-An2的结合力进行比较。从这个实验可以观察到，这种类似物的结合力比天然NT的结合力弱超过1000倍(IC50为3.5nM与5389nM，如图22所示)。
利用这些方法，我们比较了神经降压素、NT类似物和缀合物的结合力和诱导体温降低能力。这些结果在下表中给出。NT和ANG-NT(即，NT-An2)的不同结果表示来自不同生产批次的每种化合物的结果。
Figure BDA0000081525570000471
其它实施例
所有专利、专利申请，包括分别提交于2009年7月14日、2009年5月26日和2008年12月5日的美国临时申请No.61/225,486、61/181,144和61/200,947，以及本说明书提及的出版物都通过引用结合在此，如同每篇独立的专利、专利申请或出版物具体单独地通过引用结合在此。

Claims (42)

1.一种具有下式结构的化合物：
A-X-B
其中
A是包含与选自由SEQ ID NO：1-105和107-114或其片段组成的组中的序列有至少70％同一性的氨基酸序列的肽载体；
X是接头；以及
B是选自由神经降压素、神经降压素类似物、或神经降压素受体激动剂组成的组中的肽治疗剂。
2.根据权利要求1所述的化合物，其中A是与选自由血管肽素-1(SEQID NO：67)、血管肽素-2(SEQ ID NO：97)、cys-血管肽素-2(SEQ IDNO：113)和血管肽素-2-cys(SEQ ID NO：114)组成的组中的序列有至少70％同一性的氨基酸序列的多肽。
3.根据权利要求2所述的化合物，其中所述序列同一性至少为90％。
4.根据权利要求3所述的化合物，其中所述多肽包含选自由血管肽素-1(SEQ ID NO：67)、血管肽素-2(SEQ ID NO：97)、cys-血管肽素-2(SEQ ID NO：113)和血管肽素-2-cys(SEQ ID NO：114)组成的组中的氨基酸序列。
5.根据权利要求4所述的化合物，其中所述多肽由选自由血管肽素-1(SEQ ID NO：67)、血管肽素-2(SEQ ID NO：97)、cys-血管肽素-2(SEQ ID NO：113)和血管肽素-2-cys(SEQ ID NO：114)组成的组中的氨基酸序列组成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的化合物，其中B包含人神经降压素、人神经降压素(8-13)、Ac-Lys-[D-Tyr11]NT(8-13)、Ac-Lys-NT(8-13)、pE-Lys-NT(8-13)、或pELYENKPRRPYIL-OH，其中pE表示L-焦谷氨酸。
7.根据权利要求6所述的化合物，其中B是pELYENKPRRPYIL-OH。
8.根据权利要求7所述的化合物，其中A包含血管肽素-1(SEQ IDNO：67)、血管肽素-2(SEQ ID NO：97)、cys-血管肽素-2(SEQ IDNO：113)、或血管肽素-2-cys(SEQ ID NO：114)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的化合物，其中X具有下式结构：
Figure FDA0000081525560000021
其中n是2～15的整数，Y是A上的硫醇且Z是B上的伯胺，
或者Y是B上的硫醇且Z是A上的伯胺。
10.根据权利要求9所述的化合物，其中n为3、6或11。
11.根据权利要求10所述的化合物，其中A是cys-血管肽素-2(SEQ IDNO：113)或血管肽素-2-cys-NH2(SEQ ID NO：114)；并且B是人神经降压素或pELYENKPRRPYIL-OH，其中pE表示L-焦谷氨酸并且Y是A的半胱氨酸上的硫醇基，并且Z是B的Lys6上的ε-胺。
12.根据权利要求11所述的化合物，其中所述化合物具有下式结构：
Figure FDA0000081525560000031
其中连接到pELYENKPRRPYIL序列赖氨酸上的-(CH2)4NH-部分表示所述赖氨酸的侧链，并且连接到AN2Cys序列的C-末端半胱氨酸上的-CH2S-部分表示所述半胱氨酸的侧链，并且进一步地，其中所述pELYENKPRRPYIL序列和AN2Cys的C-末端的OH和NH2基团分别表明所述pELYENKPRRPYIL序列具有C-末端羟基且所述AN2Cys具有C-末端胺基。
13.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物具有如下结构：
Figure FDA0000081525560000032
14.根据权利要求1所述的化合物，其中X是肽键。
15.根据权利要求1所述的化合物，其中X是至少一个氨基酸，并且A和B各自通过肽键共价结合到X上。
16.一种编码根据权利要求14或15所述的化合物的核酸分子。
17.一种包含根据权利要求16所述的核酸分子的载体，其中所述核酸有效地连接到启动子上。
18.一种制备根据权利要求14或15所述的化合物的方法，所述方法包含在细胞中表达被权利要求17所述的载体编码的多肽，并纯化所述多肽。
19.一种制备根据权利要求14或15所述的化合物的方法，所述方法包含在固体载体上合成所述化合物。
20.一种降低受验者体温的方法，所述方法包括施用足够降低体温的量的根据权利要求1至15中任一项所述的化合物。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述受验者正罹患或已罹患中风、心脏病发作、脑缺血、心肌缺血、或神经损伤或需要神经保护。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述神经损伤是脑或脊髓损伤。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述脑损伤是创伤性头或脑损伤。
24.根据权利要求21所述的方法，其中所述受验者正经受或将经受手术过程。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述手术过程是心脏手术或心脏直视手术。
26.根据权利要求20所述的方法，其中所述受验者正罹患恶性低温症。
27.一种治疗或预防性治疗受验者疼痛的方法，所述方法包含施用足够治疗所述疼痛的量的根据权利要求1至15中任一项所述的化合物。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述疼痛选自由机械性疼痛、热疼痛、冷疼痛、缺血性疼痛、和化学诱导的疼痛组成的组。
29.根据权利要求27所述的方法，其中所述疼痛是外周或中枢神经性疼痛、炎性疼痛、偏头痛相关性疼痛、头痛相关性疼痛、肠道易激综合症相关性疼痛、纤维肌痛相关性疼痛、关节炎疼痛、骨骼疼痛、关节疼痛、胃肠疼痛、肌肉疼痛、心绞痛、面部疼痛、盆骨疼痛、跛行、术后疼痛、创伤后疼痛、紧张型头痛、分娩痛、妇科疼痛、或化疗诱发的疼痛。
30.一种降低受验者疼痛敏感性的方法，所述方法包含向所述受验者施用有效量的根据权利要求1至15中任一项所述的化合物。
31.一种治疗受验者精神病性障碍的方法，所述方法包含向所述受验者施用足够治疗所述障碍的量的根据权利要求1至15中任一项所述的化合物。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述精神病性障碍是精神分裂症。
33.一种治疗受验者药物成瘾或药物滥用的方法，所述方法包含向所述受验者施用足够治疗所述成瘾或滥用的量的根据权利要求1至15中任一项所述的化合物。
34.根据权利要求33所述的方法，其中所述药物是精神兴奋剂、或者酒精。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述精神兴奋剂选自由安非他命、甲基苯丙胺、3，4-亚甲基二氧基甲基苯丙胺、尼古丁、可卡因、甲基芬尼特、和槟榔素组成的组。
36.一种治疗患有代谢障碍的受验者的方法，所述方法包含施用足够治疗所述障碍的量的根据权利要求1至15中任一项所述的化合物。
37.根据权利要求36所述的方法，其中所述足够量比在未缀合于所述肽载体上时等效剂量的神经降压素激动剂所需的量少50％。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述量小于15％。
39.根据权利要求36所述的方法，其中所述代谢障碍是糖尿病、肥胖症、肥胖症引起的糖尿病、高血糖、血脂异常、高三酸甘油酯血症、X综合征、胰岛素抗性、葡萄糖耐量降低(IGT)、糖尿病性血脂异常、高血脂、心血管病、或高血压。
40.一种治疗或预防性治疗受验者神经障碍的方法，所述方法包含向所述受验者施用足够治疗或预防所述障碍的量的根据权利要求1至15中任一项所述的化合物。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述神经障碍是精神分裂症。
42.根据权利要求40所述的方法，其中所述神经障碍是强迫症或图雷特综合征。
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