調(diào)適具有聚脯氨酸支架的生物聚合物的多價相互作用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明總體上涉及一種調(diào)節(jié)和控制生物聚合物對它的祀結(jié)合分子的結(jié)合親和力 的方法。本發(fā)明還涉及一種生物聚合物，所述生物聚合物對它的靶結(jié)合分子具有提高的結(jié) 合親和力；用于制備這種生物聚合物的方法；以及它的用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳水化合物參與許多重要的生物過程。天然的多糖常常能夠經(jīng)由關(guān)鍵功能性基序 與相應(yīng)結(jié)合蛋白的受到良好控制的多價相互作用來發(fā)揮復(fù)雜的功能。迄今為止，已經(jīng)有許 多嘗試來設(shè)計能夠再現(xiàn)在自然界中發(fā)生的這些結(jié)合事件中的一些的擬糖物。
[0003] 雖然設(shè)計擬糖物的一些結(jié)構(gòu)指導(dǎo)是可獲得的，但是仍然缺乏對這些糖模擬糖物的 聚合物主鏈構(gòu)象的精確控制。這已經(jīng)阻礙了嘗試去了解或模擬這些天然多糖與它們的結(jié)合 分子的結(jié)合。例如使用α-螺旋糖肽進行的研究已經(jīng)揭示了這些糖肽的α-螺旋度的變化 歸因于相對低的熱力學(xué)穩(wěn)定性、側(cè)基依賴性以及與蛋白質(zhì)的互補性相互作用。這使得特別 難以在擬糖物上的期望位置上設(shè)計結(jié)合基序或功能性基序以促進與它們相應(yīng)的結(jié)合分子 的結(jié)合。
[0004] 需要提供克服了或至少改進了上文所述的一或多個缺點的擬糖物。
[0005] 需要提供如下的擬糖物，其不僅維持天然多糖的關(guān)鍵特性，而且還采取可預(yù)測的、 明確限定的并且穩(wěn)定的構(gòu)象，所述構(gòu)象使得結(jié)合基序或功能性基序能夠在它的主鏈上被更 準(zhǔn)確地并且最佳地定位，并且因此改進對它們與結(jié)合分子的多價相互作用的控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 根據(jù)第一個方面，提供了一種糖肽，所述糖肽包含聚脯氨酸主鏈和一個或多個碳 水化合物分子。有利的是，所述聚脯氨酸主鏈為所述糖肽提供了構(gòu)象穩(wěn)定性，并且具有聚脯 氨酸II型（ΡΡΙΙ)螺旋的3重的重復(fù)單元，所述螺旋允許官能團沿剛性主鏈在所需位點處 精確取向。
[0007] 所述聚脯氨酸主鏈可以包含（4R)-疊氮基脯氨酸（Αζρ)。有利的是，將Αζρ并入到 聚脯氨酸中會經(jīng)由疊氮基的旁式效應(yīng)而穩(wěn)定其ΡΡΙΙ螺旋構(gòu)象，并且使得所述聚脯氨酸能 夠通過Cu(I)催化的與炔經(jīng)進行的偶合反應(yīng)（點擊反應(yīng)（clickreaction))被高效地官能 化而不影響它的PPII構(gòu)象。
[0008] 所述碳水化合物分子可以沿所述聚脯氨酸主鏈連接在預(yù)定的位置處。所述碳水化 合物分子可以沿所述聚脯氨酸主鏈或沿所述聚脯氨酸主鏈的同一面以彼此相等的距離連 接。有利的是，所述碳水化合物分子沿所述聚脯氨酸主鏈的這種預(yù)定的定位提高了所述糖 肽對其一種或多種靶分子的結(jié)合親和力。
[0009] 根據(jù)第二個方面，提供了一種合成如上文所限定的糖肽的方法，所述方法包括使 一個或多個碳水化合物分子連接到聚脯氨酸主鏈上。
[0010] 根據(jù)第三個方面，提供了一種用于療法中的如上文所限定的糖肽。 toon] 根據(jù)第四個方面，提供了一種治療需要靶標(biāo)特異性療法的患者的方法，所述方法 包括施用如上文所限定的糖肽。
[0012] 根據(jù)第五個方面，提供了一種靶標(biāo)特異性治療劑，所述治療劑包含如上文所限定 的糖肽。
[0013] 根據(jù)第六個方面，提供了一種用作靶標(biāo)特異性生物聚合物的如上文所限定的糖 肽。
[0014] 根據(jù)第七個方面，提供了一種用于基于糖胺聚糖（GAG)的藥物中的如上文所限定 的糖肽。
[0015] 根據(jù)第八個方面，提供了一種用作診斷工具的如上文所限定的糖肽。
[0016] 根據(jù)第九個方面，提供了一種控制糖肽對一種或多種結(jié)合分子的結(jié)合親和力的方 法，所述方法包括使一個或多個碳水化合物分子沿聚脯氨酸主鏈連接在預(yù)定的位置處。
[0017] 根據(jù)第十個方面，提供了一種聚脯氨酸主鏈，所述聚脯氨酸主鏈包含（4R)-疊氮 基脯氨酸（Azp)。
[0018] 定義
[0019] 本文所用的以下詞語和術(shù)語應(yīng)當(dāng)具有所示的含義：
[0020] 如本文所用的術(shù)語"擬糖物"指的是具有與碳水化合物類似的結(jié)構(gòu)以及通常生物 特性的分子。
[0021] 如本文所用的術(shù)語"糖肽"指的是其上連接有一個或多個碳水化合物部分的肽。 糖肽通常是糖蛋白的片段，并且可以通過化學(xué)合成或酶促合成，或通過對糖蛋白進行化學(xué) 裂解或酶促裂解而獲得。示例性糖蛋白包括但不限于膠原、粘蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白、血漿銅藍(lán) 蛋白、免疫球蛋白、組織相容性抗原、人絨毛膜促性腺激素（HCG)、促甲狀腺激素（TSH)、 凝集素、選擇素、細(xì)胞受體蛋白、鈣聯(lián)蛋白、鈣網(wǎng)蛋白、notch(缺刻）蛋白等，而示例性糖 肽包括但不限于抗生素，如萬古霉素（vancomycin)、替考拉寧（teicoplanin)、特拉萬星 (telavancin)、博萊霉素（bleomycin)、雷莫拉寧（ramoplanin)、以及decaplanin(德卡拉 寧）。
[0022] 術(shù)語"多肽"和"蛋白質(zhì)"是可互換使用的并且指的是經(jīng)由肽鍵或修飾的肽鍵連接 的氨基酸的任何聚合物（二肽或更大），無論是天然產(chǎn)生還是以合成方式產(chǎn)生的。
[0023] 術(shù)語"側(cè)基"指的是可連接到大分子，并且形成所述大分子的側(cè)鏈的任何官能團。 通常，所述側(cè)基連接到大分子的主鏈上。舉例來說，在糖肽的情況下，碳水化合物分子可以 形成側(cè)基，所述側(cè)基經(jīng)由諸如〇-糖苷鍵或N-糖苷鍵之類的鍵連接到糖肽的多肽主鏈上。糖 肽的多肽主鏈上的示例性側(cè)基包括但不限于單糖、二糖、低聚糖以及多糖。
[0024] 術(shù)語"預(yù)定的"例如在關(guān)于沿本公開的糖肽的聚脯氨酸主鏈的位置使用時指的是 沿所述聚脯氨酸主鏈的已經(jīng)被選用于連接一個或多個碳水化合物分子的任何位置。所述一 個或多個位置可以例如已經(jīng)被選用于連接一個或多個碳水化合物分子以調(diào)節(jié)所述糖肽的 一種或多種生物功能，例如提高的分子穩(wěn)定性、提高的選擇性或特異性、提高的結(jié)合親和力 等。
[0025] 術(shù)語"連接（attach) "以及該術(shù)語的包括"連接（attaching) "和"連接 (attachment) "在內(nèi)的變化形式指的是一個分子與另一個分子的任何形式的締合，所述締 合是直接地或間接地（諸如經(jīng)由接頭），所述締合經(jīng)由包括但不限于共價鍵的任何方式、經(jīng) 由雜交、經(jīng)由非共價相互作用，如受體-配體相互作用。
[0026] 術(shù)語"炔烴官能化的"指的是將炔烴官能團并入到分子中，通常以有助于用所述炔 烴官能團或經(jīng)由所述炔烴官能團進行后續(xù)的化學(xué)反應(yīng)。
[0027] 術(shù)語"治療"包括醫(yī)治疾病狀態(tài)或癥狀、預(yù)防疾病的形成或另外以任何方式預(yù)防、 阻止、延緩或逆轉(zhuǎn)疾病或其它不希望有的癥狀的進展的任何和所有用途。因此，"治療"包括 預(yù)防性治療和治療性治療。
[0028] 術(shù)語"患者"指的是人類或其它哺乳動物的患者并且包括期望使用本公開的方法 加以檢查或治療的任何個體。然而，應(yīng)當(dāng)了解的是，"患者"并不意味著存在癥狀。落入本 公開的范圍內(nèi)的合適的哺乳動物包括但不限于靈長類動物、牲畜動物（例如羊、牛、馬、驢、 豬）、實驗室測試動物（例如兔、小鼠、大鼠、豚鼠、倉鼠）、伴侶動物（例如貓、狗）以及圈養(yǎng) 的野生動物（例如狐貍、鹿、澳洲野狗）。
[0029] 術(shù)語"施用（administering) "以及該術(shù)語的包括"施用（administer) "和"施用 (administration) "在內(nèi)的變化形式包括通過任何適當(dāng)手段使本公開的化合物或組合物與 生物體或表面接觸、或向所述生物體或表面施用、遞送或提供本公開的化合物或組合物。
[0030] 術(shù)語"靶標(biāo)特異性"在關(guān)于療法使用時，如用于"靶標(biāo)特異性療法"時，它意指向需 要療法的患者施用化合物，例如藥物（例如本公開的糖肽），所述化合物能夠與特定的生物 靶標(biāo)結(jié)合以引起針對患者的期望的生物學(xué)作用或治療作用以治療所述患者。類似地，"靶 標(biāo)特異性治療劑"指的是對特定的靶分子或疾病具有特異性的治療劑（例如靶標(biāo)特異性藥 物），而"靶標(biāo)特異性生物聚合物"指的是與特定的生物靶標(biāo)結(jié)合的生物聚合物。
[0031] 詞語"基本上"并沒有排除"完全地"，例如"基本上不含"Y的組合物可以完全不含 Y。在必要時，詞語"基本上"可以從本發(fā)明的定義中被省略掉。
[0032] 除非另外說明，否則術(shù)語"包含（comprising) "和"包含（comprise) "以及其語法 上的變化形式意于表示"開放性"或"包括性"語言，因此它們包括所述的要素，而且還容許 包括另外的未陳述的要素。
[0033] 如本文所用的術(shù)語"約"在制劑的組分濃度的背景下通常意指指定值的+/_5%，更 通常指定值的+/_4 %，更通常指定值的+/_3 %，更通常指定值的+/_2 %，甚至更通常指定 值的+/-1 %，并且甚至更通常指定值的+/_〇. 5 %。
[0034] 在整個本公開中，某些實施方案可以范圍的形式被公開。應(yīng)當(dāng)了解的是，呈范圍形 式的說明僅僅是為了方便和簡潔起見并且不應(yīng)當(dāng)被理解成對所公開范圍的范圍的硬性限 制。因此，對范圍的說明應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是已經(jīng)具體地公開了該范圍內(nèi)的所有可能的子范圍以 及單個數(shù)值。舉例來說，對諸如1至6的范圍的說明應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是已經(jīng)具體地公開了該范 圍內(nèi)諸如1至3、1至4、1至5、2至4、2至6、3至6等子范圍以及單個數(shù)值，例如1、2、3、4、 5以及6。無論范圍的寬度如何，這均適用。
[0035] 某些實施方案也可以被寬泛地和一般性地描述于本文中。落入一般性公開內(nèi)的較 縮小內(nèi)容和亞類分組中的每一個也形成本公開的一部分。這包括以從所述類中去除任何主 題的附帶條件或負(fù)面限制條件來一般性地說明實施方案，不論所排除的內(nèi)容是否在本文被 具體地敘述。
【具體實施方式】
[0036] 現(xiàn)在將公開一種糖肽、一種用于合成所述糖肽的方法和所述糖肽的用途以及一種 控制糖肽對它的結(jié)合分子的結(jié)合親和力的方法的示例性非限制性實施方案。
[0037] 在第一個方面，提供了一種糖肽，所述糖肽包含聚脯氨酸主鏈和一個或多個碳水 化合物分子。所述糖肽的聚脯氨酸主鏈可以包含（4R)_疊氮基脯氨酸（Azp)。換句話說，所 述聚脯氨酸主鏈可以是疊氮基官能化的。
[0038] 在一個實施方案中，所述聚脯氨酸主鏈具有以下通式（I):
[0039]
[0040] 其中R是!1或隊，并且η是正整數(shù)。在一個實施方案中，η是至少1?；蛘?，η可以 是至少2、至少3、至少4或至少5。舉例來說，η可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、 14、15、20、30、40、50或更大。在一個實施方案中，11是4。在另一個實施方案中，11是8。在 又另一個實施方案中，η是12。
[0041] 所述碳水化合物分子可以沿所述聚脯氨酸主鏈連接在預(yù)定的位置處?？梢曰谒?要結(jié)合的生物靶標(biāo)（例如蛋白質(zhì)）來選擇碳水化合物的類型。舉例來說，在生物靶標(biāo)是神 經(jīng)生長因子（NGF)的情況下，用于形成糖肽的合適的碳水化合物可以是硫酸軟骨素（CS)。 可以使用其它合適的碳水化合物代替CS。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠確定適用于形成糖肽以結(jié) 合期望的生物靶標(biāo)的碳水化合物的類型。所述聚脯氨酸主鏈上一個或多個碳水化合物的定 位可以基于諸如以下的因素來確定：所使用的碳水化合物分子的類型和/或結(jié)構(gòu)以及期望 的生物靶標(biāo)的類型和/或結(jié)構(gòu)（例如晶體結(jié)構(gòu)）。
[0042] 在一個實施方案中，所述碳水化合物分子沿所述聚脯氨酸主鏈以彼此相等的距離 連接。本申請的發(fā)明人已經(jīng)有利地發(fā)現(xiàn)增加碳水化合物分子之間的距離以及維持脯氨酸與 糖單元之間最小的間隔區(qū)長度允許對碳水化合物單元進行最大限度的位置控制并且增強 糖肽對它的一種或多種結(jié)合分子的結(jié)合親和力。舉例來說，碳水化合物分子可以存在于聚 脯氨酸主鏈上的每一個脯氨酸單元上，或它可以存在于聚脯氨酸主鏈上每隔一個的脯氨酸 單元上，或它可以存在于聚脯氨酸主鏈上每隔兩個的脯氨酸單元上。在一個實施方案中，碳 水化合物分子存在于聚脯氨酸主鏈上每隔兩個的脯氨酸單元上。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將能夠 基于所述糖肽所要結(jié)合的生物靶標(biāo)來確定最佳的最小間隔區(qū)長度。
[0043] 所述碳水化合物分子可以沿所述聚脯氨酸主鏈的所有面連接?；蛘?，所述碳水化 合物分子可以沿所述聚脯氨酸主鏈的同一面連接。本申請的發(fā)明人已經(jīng)有利地發(fā)現(xiàn)將碳水 化合物分子沿聚脯氨酸主鏈的單個面排列增強了糖肽對它的一種或多種結(jié)合分子的結(jié)合 親和力。
[0044] 糖蛋白的結(jié)合分子可以包括諸如但不限于以下各項的分子：細(xì)胞表面受體、激素、 蛋白質(zhì)、其它糖蛋白、肽、碳水化合物，如凝集素或選擇素，或可以包括諸如病毒、細(xì)胞、細(xì)菌 等靶標(biāo)。
[0045] 所述聚脯氨酸主鏈可以是剛性的或半柔性的。
[0046] 在一個實施方案中，所述一個或多個碳水化合物分子可以是炔烴官能化的。炔烴 官能化使得所述一個或多個碳水化合物分子能夠被并入到聚脯氨酸主鏈的ΡΡΠ螺旋中。 可以使用本領(lǐng)域已知的其它官能團來實現(xiàn)這個目的。舉例來說，可以使用胺官能化的碳水 化合物分子，所述碳水化合物分子可以經(jīng)由酰胺偶合反應(yīng)與聚脯氨酸主鏈綴合。
[0047] 所述一個或多個碳水化合物分子可以選自由單糖、二糖、低聚糖以及多糖組成的 組。示例性單糖包括但不限于β-D-葡萄糖、β-D-半乳糖、β-D-甘露糖、α-L-巖藻糖、 N-乙酰半乳糖胺、N-乙酰葡糖胺、N-乙酰神經(jīng)氨酸、木糖等。示例性二糖包括但不限于蔗 糖、乳果糖、乳糖、麥芽糖、海藻糖、纖維二糖、硫酸軟骨素、肝素、硫酸肝素、硫酸皮膚素、透 明質(zhì)酸、硫酸角質(zhì)素等。示例性低聚糖包括但不限于棉子糖、水蘇糖、低聚果糖、低聚半乳 糖、異麥芽三糖、麥芽三糖、松三糖。示例性多糖包括但不限于纖維素、殼多糖、淀粉、糖原、 果膠、胼胝質(zhì)或昆布多糖、金藻昆布糖（chrysolaminarin)、木聚糖、阿拉伯木聚糖、甘露聚 糖、巖藻依聚糖以及半乳甘露聚糖。
[0048] 在一個實施方案中，所述一個或多個碳水化合物分子是二糖。舉例來說，所述二糖 可以是硫酸軟骨素、肝素、硫酸肝素、硫酸皮膚素、透明質(zhì)酸或硫酸角質(zhì)素。硫酸軟骨素可以