调适具有聚脯氨酸支架的生物聚合物的多价相互作用
【技术领域】
[0001 ] 本发明总体上涉及一种调节和控制生物聚合物对它的祀结合分子的结合亲和力 的方法。本发明还涉及一种生物聚合物，所述生物聚合物对它的靶结合分子具有提高的结 合亲和力；用于制备这种生物聚合物的方法；以及它的用途。
【背景技术】
[0002] 碳水化合物参与许多重要的生物过程。天然的多糖常常能够经由关键功能性基序 与相应结合蛋白的受到良好控制的多价相互作用来发挥复杂的功能。迄今为止，已经有许 多尝试来设计能够再现在自然界中发生的这些结合事件中的一些的拟糖物。
[0003] 虽然设计拟糖物的一些结构指导是可获得的，但是仍然缺乏对这些糖模拟糖物的 聚合物主链构象的精确控制。这已经阻碍了尝试去了解或模拟这些天然多糖与它们的结合 分子的结合。例如使用α-螺旋糖肽进行的研究已经揭示了这些糖肽的α-螺旋度的变化 归因于相对低的热力学稳定性、侧基依赖性以及与蛋白质的互补性相互作用。这使得特别 难以在拟糖物上的期望位置上设计结合基序或功能性基序以促进与它们相应的结合分子 的结合。
[0004] 需要提供克服了或至少改进了上文所述的一或多个缺点的拟糖物。
[0005] 需要提供如下的拟糖物，其不仅维持天然多糖的关键特性，而且还采取可预测的、 明确限定的并且稳定的构象，所述构象使得结合基序或功能性基序能够在它的主链上被更 准确地并且最佳地定位，并且因此改进对它们与结合分子的多价相互作用的控制。
【发明内容】
[0006] 根据第一个方面，提供了一种糖肽，所述糖肽包含聚脯氨酸主链和一个或多个碳 水化合物分子。有利的是，所述聚脯氨酸主链为所述糖肽提供了构象稳定性，并且具有聚脯 氨酸II型（ΡΡΙΙ)螺旋的3重的重复单元，所述螺旋允许官能团沿刚性主链在所需位点处 精确取向。
[0007] 所述聚脯氨酸主链可以包含（4R)-叠氮基脯氨酸（Αζρ)。有利的是，将Αζρ并入到 聚脯氨酸中会经由叠氮基的旁式效应而稳定其ΡΡΙΙ螺旋构象，并且使得所述聚脯氨酸能 够通过Cu(I)催化的与炔经进行的偶合反应（点击反应（clickreaction))被高效地官能 化而不影响它的PPII构象。
[0008] 所述碳水化合物分子可以沿所述聚脯氨酸主链连接在预定的位置处。所述碳水化 合物分子可以沿所述聚脯氨酸主链或沿所述聚脯氨酸主链的同一面以彼此相等的距离连 接。有利的是，所述碳水化合物分子沿所述聚脯氨酸主链的这种预定的定位提高了所述糖 肽对其一种或多种靶分子的结合亲和力。
[0009] 根据第二个方面，提供了一种合成如上文所限定的糖肽的方法，所述方法包括使 一个或多个碳水化合物分子连接到聚脯氨酸主链上。
[0010] 根据第三个方面，提供了一种用于疗法中的如上文所限定的糖肽。 toon] 根据第四个方面，提供了一种治疗需要靶标特异性疗法的患者的方法，所述方法 包括施用如上文所限定的糖肽。
[0012] 根据第五个方面，提供了一种靶标特异性治疗剂，所述治疗剂包含如上文所限定 的糖肽。
[0013] 根据第六个方面，提供了一种用作靶标特异性生物聚合物的如上文所限定的糖 肽。
[0014] 根据第七个方面，提供了一种用于基于糖胺聚糖（GAG)的药物中的如上文所限定 的糖肽。
[0015] 根据第八个方面，提供了一种用作诊断工具的如上文所限定的糖肽。
[0016] 根据第九个方面，提供了一种控制糖肽对一种或多种结合分子的结合亲和力的方 法，所述方法包括使一个或多个碳水化合物分子沿聚脯氨酸主链连接在预定的位置处。
[0017] 根据第十个方面，提供了一种聚脯氨酸主链，所述聚脯氨酸主链包含（4R)-叠氮 基脯氨酸（Azp)。
[0018] 定义
[0019] 本文所用的以下词语和术语应当具有所示的含义：
[0020] 如本文所用的术语"拟糖物"指的是具有与碳水化合物类似的结构以及通常生物 特性的分子。
[0021] 如本文所用的术语"糖肽"指的是其上连接有一个或多个碳水化合物部分的肽。 糖肽通常是糖蛋白的片段，并且可以通过化学合成或酶促合成，或通过对糖蛋白进行化学 裂解或酶促裂解而获得。示例性糖蛋白包括但不限于胶原、粘蛋白、转铁蛋白、血浆铜蓝 蛋白、免疫球蛋白、组织相容性抗原、人绒毛膜促性腺激素（HCG)、促甲状腺激素（TSH)、 凝集素、选择素、细胞受体蛋白、钙联蛋白、钙网蛋白、notch(缺刻）蛋白等，而示例性糖 肽包括但不限于抗生素，如万古霉素（vancomycin)、替考拉宁（teicoplanin)、特拉万星 (telavancin)、博莱霉素（bleomycin)、雷莫拉宁（ramoplanin)、以及decaplanin(德卡拉 宁）。
[0022] 术语"多肽"和"蛋白质"是可互换使用的并且指的是经由肽键或修饰的肽键连接 的氨基酸的任何聚合物（二肽或更大），无论是天然产生还是以合成方式产生的。
[0023] 术语"侧基"指的是可连接到大分子，并且形成所述大分子的侧链的任何官能团。 通常，所述侧基连接到大分子的主链上。举例来说，在糖肽的情况下，碳水化合物分子可以 形成侧基，所述侧基经由诸如〇-糖苷键或N-糖苷键之类的键连接到糖肽的多肽主链上。糖 肽的多肽主链上的示例性侧基包括但不限于单糖、二糖、低聚糖以及多糖。
[0024] 术语"预定的"例如在关于沿本公开的糖肽的聚脯氨酸主链的位置使用时指的是 沿所述聚脯氨酸主链的已经被选用于连接一个或多个碳水化合物分子的任何位置。所述一 个或多个位置可以例如已经被选用于连接一个或多个碳水化合物分子以调节所述糖肽的 一种或多种生物功能，例如提高的分子稳定性、提高的选择性或特异性、提高的结合亲和力 等。
[0025] 术语"连接（attach) "以及该术语的包括"连接（attaching) "和"连接 (attachment) "在内的变化形式指的是一个分子与另一个分子的任何形式的缔合，所述缔 合是直接地或间接地（诸如经由接头），所述缔合经由包括但不限于共价键的任何方式、经 由杂交、经由非共价相互作用，如受体-配体相互作用。
[0026] 术语"炔烃官能化的"指的是将炔烃官能团并入到分子中，通常以有助于用所述炔 烃官能团或经由所述炔烃官能团进行后续的化学反应。
[0027] 术语"治疗"包括医治疾病状态或症状、预防疾病的形成或另外以任何方式预防、 阻止、延缓或逆转疾病或其它不希望有的症状的进展的任何和所有用途。因此，"治疗"包括 预防性治疗和治疗性治疗。
[0028] 术语"患者"指的是人类或其它哺乳动物的患者并且包括期望使用本公开的方法 加以检查或治疗的任何个体。然而，应当了解的是，"患者"并不意味着存在症状。落入本 公开的范围内的合适的哺乳动物包括但不限于灵长类动物、牲畜动物（例如羊、牛、马、驴、 猪）、实验室测试动物（例如兔、小鼠、大鼠、豚鼠、仓鼠）、伴侣动物（例如猫、狗）以及圈养 的野生动物（例如狐狸、鹿、澳洲野狗）。
[0029] 术语"施用（administering) "以及该术语的包括"施用（administer) "和"施用 (administration) "在内的变化形式包括通过任何适当手段使本公开的化合物或组合物与 生物体或表面接触、或向所述生物体或表面施用、递送或提供本公开的化合物或组合物。
[0030] 术语"靶标特异性"在关于疗法使用时，如用于"靶标特异性疗法"时，它意指向需 要疗法的患者施用化合物，例如药物（例如本公开的糖肽），所述化合物能够与特定的生物 靶标结合以引起针对患者的期望的生物学作用或治疗作用以治疗所述患者。类似地，"靶 标特异性治疗剂"指的是对特定的靶分子或疾病具有特异性的治疗剂（例如靶标特异性药 物），而"靶标特异性生物聚合物"指的是与特定的生物靶标结合的生物聚合物。
[0031] 词语"基本上"并没有排除"完全地"，例如"基本上不含"Y的组合物可以完全不含 Y。在必要时，词语"基本上"可以从本发明的定义中被省略掉。
[0032] 除非另外说明，否则术语"包含（comprising) "和"包含（comprise) "以及其语法 上的变化形式意于表示"开放性"或"包括性"语言，因此它们包括所述的要素，而且还容许 包括另外的未陈述的要素。
[0033] 如本文所用的术语"约"在制剂的组分浓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] 在整个本公开中，某些实施方案可以范围的形式被公开。应当了解的是，呈范围形 式的说明仅仅是为了方便和简洁起见并且不应当被理解成对所公开范围的范围的硬性限 制。因此，对范围的说明应当被认为是已经具体地公开了该范围内的所有可能的子范围以 及单个数值。举例来说，对诸如1至6的范围的说明应当被认为是已经具体地公开了该范 围内诸如1至3、1至4、1至5、2至4、2至6、3至6等子范围以及单个数值，例如1、2、3、4、 5以及6。无论范围的宽度如何，这均适用。
[0035] 某些实施方案也可以被宽泛地和一般性地描述于本文中。落入一般性公开内的较 缩小内容和亚类分组中的每一个也形成本公开的一部分。这包括以从所述类中去除任何主 题的附带条件或负面限制条件来一般性地说明实施方案，不论所排除的内容是否在本文被 具体地叙述。
【具体实施方式】
[0036] 现在将公开一种糖肽、一种用于合成所述糖肽的方法和所述糖肽的用途以及一种 控制糖肽对它的结合分子的结合亲和力的方法的示例性非限制性实施方案。
[0037] 在第一个方面，提供了一种糖肽，所述糖肽包含聚脯氨酸主链和一个或多个碳水 化合物分子。所述糖肽的聚脯氨酸主链可以包含（4R)_叠氮基脯氨酸（Azp)。换句话说，所 述聚脯氨酸主链可以是叠氮基官能化的。
[0038] 在一个实施方案中，所述聚脯氨酸主链具有以下通式（I):
[0039]
[0040] 其中R是!1或队，并且η是正整数。在一个实施方案中，η是至少1。或者，η可以 是至少2、至少3、至少4或至少5。举例来说，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。在一个实施方案中，11是4。在另一个实施方案中，11是8。在 又另一个实施方案中，η是12。
[0041] 所述碳水化合物分子可以沿所述聚脯氨酸主链连接在预定的位置处。可以基于所 要结合的生物靶标（例如蛋白质）来选择碳水化合物的类型。举例来说，在生物靶标是神 经生长因子（NGF)的情况下，用于形成糖肽的合适的碳水化合物可以是硫酸软骨素（CS)。 可以使用其它合适的碳水化合物代替CS。本领域技术人员将能够确定适用于形成糖肽以结 合期望的生物靶标的碳水化合物的类型。所述聚脯氨酸主链上一个或多个碳水化合物的定 位可以基于诸如以下的因素来确定：所使用的碳水化合物分子的类型和/或结构以及期望 的生物靶标的类型和/或结构（例如晶体结构）。
[0042] 在一个实施方案中，所述碳水化合物分子沿所述聚脯氨酸主链以彼此相等的距离 连接。本申请的发明人已经有利地发现增加碳水化合物分子之间的距离以及维持脯氨酸与 糖单元之间最小的间隔区长度允许对碳水化合物单元进行最大限度的位置控制并且增强 糖肽对它的一种或多种结合分子的结合亲和力。举例来说，碳水化合物分子可以存在于聚 脯氨酸主链上的每一个脯氨酸单元上，或它可以存在于聚脯氨酸主链上每隔一个的脯氨酸 单元上，或它可以存在于聚脯氨酸主链上每隔两个的脯氨酸单元上。在一个实施方案中，碳 水化合物分子存在于聚脯氨酸主链上每隔两个的脯氨酸单元上。本领域技术人员还将能够 基于所述糖肽所要结合的生物靶标来确定最佳的最小间隔区长度。
[0043] 所述碳水化合物分子可以沿所述聚脯氨酸主链的所有面连接。或者，所述碳水化 合物分子可以沿所述聚脯氨酸主链的同一面连接。本申请的发明人已经有利地发现将碳水 化合物分子沿聚脯氨酸主链的单个面排列增强了糖肽对它的一种或多种结合分子的结合 亲和力。
[0044] 糖蛋白的结合分子可以包括诸如但不限于以下各项的分子：细胞表面受体、激素、 蛋白质、其它糖蛋白、肽、碳水化合物，如凝集素或选择素，或可以包括诸如病毒、细胞、细菌 等靶标。
[0045] 所述聚脯氨酸主链可以是刚性的或半柔性的。
[0046] 在一个实施方案中，所述一个或多个碳水化合物分子可以是炔烃官能化的。炔烃 官能化使得所述一个或多个碳水化合物分子能够被并入到聚脯氨酸主链的ΡΡΠ螺旋中。 可以使用本领域已知的其它官能团来实现这个目的。举例来说，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经由酰胺偶合反应与聚脯氨酸主链缀合。
[0047] 所述一个或多个碳水化合物分子可以选自由单糖、二糖、低聚糖以及多糖组成的 组。示例性单糖包括但不限于β-D-葡萄糖、β-D-半乳糖、β-D-甘露糖、α-L-岩藻糖、 N-乙酰半乳糖胺、N-乙酰葡糖胺、N-乙酰神经氨酸、木糖等。示例性二糖包括但不限于蔗 糖、乳果糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖、纤维二糖、硫酸软骨素、肝素、硫酸肝素、硫酸皮肤素、透 明质酸、硫酸角质素等。示例性低聚糖包括但不限于棉子糖、水苏糖、低聚果糖、低聚半乳 糖、异麦芽三糖、麦芽三糖、松三糖。示例性多糖包括但不限于纤维素、壳多糖、淀粉、糖原、 果胶、胼胝质或昆布多糖、金藻昆布糖（chrysolaminarin)、木聚糖、阿拉伯木聚糖、甘露聚 糖、岩藻依聚糖以及半乳甘露聚糖。
[0048] 在一个实施方案中，所述一个或多个碳水化合物分子是二糖。举例来说，所述二糖 可以是硫酸软骨素、肝素、硫酸肝素、硫酸皮肤素、透明质酸或硫酸角质素。硫酸软骨素可以