羊毛硫抗生素MU1140的变体以及具有改善的药理性质和结构特征的其它羊毛硫抗生素制造技术

本发明专利技术提供对用于减少受试者或物体之中或之上的微生物数量或微生物繁殖的羊毛硫抗生素的改进。本发明专利技术的一个实施方案提供羊毛硫抗生素的变体或其药学上可接受的盐，其中第(1)位的氨基酸变成IIe或Gly，第(4)位的氨基酸变成Ala，第(4)位的氨基酸被去除，第(5)位的氨基酸变成Ala，或者在其中第(13)位的氨基酸为Arg的MU1140的情况下所述第(13)位的Arg被取代成Asp，或者两个或更多个这些改变的组合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权本申请要求2012年2月27日提交的美国临时申请61/603,661和2012年2月27日提交的美国临时申请61/603,693的权利，二者均通过引用以其整体结合到本文中。专利技术背景医学上重要的细菌的许多菌株已变得越来越耐受目前可用的抗生素。由多重耐药性病原体引发的医疗保健相关的感染尤其令人烦恼。全世界范围内，数百万人受耐抗生素感染所累，这导致医疗保健系统的巨大费用。对于新型抗生素的需求已成为医学界中极其重要的未满足需求(美国传染病学会，2010)。羊毛硫抗生素，为具有潜在临床相关性的一类重要的抗生素(综述于Smith & Hillman, (2008) Curr. Opin. Microbiol. 11:401)，因存在特征性羊毛硫氨酸环而得名。亦已知羊毛硫抗生素含有多种罕见氨基酸，例如2,3-二脱氢丙氨酸(Dha)、2,3-二脱氢氨基丁酸(Dhb)、S-氨基乙烯基-D-半胱氨酸(AviCys)、氨基丁酸(Abu)、2-氧代丙酰、2-氧代丁酰以及羟基丙酰。Hasper等，(2006) Science 313, 1636-1637。变异菌肽1140 (“MU1140”)环A和B (参见图1A) (脂质II结合域)类似于乳链菌肽，所述乳链菌肽为乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)产生的众所周知的羊毛硫抗生素，其已用于食品工业超过50余年。发现的是，乳链菌肽和MU1140二者均从新细胞壁合成的部位劫持脂质II，最终导致细胞死亡。Smith等，(2008) Biochemistry 47:3308-3314。羊毛硫抗生素的特有特征已引起对于这些分子作为潜在治疗剂的相当大的关注，所述特征例如其新型且多样化的作用机制，以及在已对其进行研究的实例中(Chatterjee等，(2005)Chem Rev. 105:633)敏感菌获得耐药性的困难。迄今为止，因在这些高度罕见的肽分子中发现的复杂缠绕的环结构(例如图1A中MU1140的环C/D)所致，羊毛硫抗生素的有机合成亦受阻碍。最近已解决合成羊毛硫抗生素所特有的缠绕大环的难题。参见美国专利号7,521,529；美国公布号2009/0215985。差异保护的正交羊毛硫氨酸技术(DPOLT)为一种肽合成平台技术，其对于所有已知羊毛硫抗生素的有成本效益的大规模制备具有卓越潜力。DPOLT的关键涉及制备用于缠绕环构造的两个新型的差异保护的羊毛硫氨酸(丙氨酸-S-丙氨酸)结构单元。这些结构单元与标准固相和/或液相肽合成化学的组合的使用对于所述缠绕环的合成而言为必要的。MU1140可通过口腔微生物变形链球菌(Streptococcus mutans)的特定菌株合成。Smith等，(2000) Eur. J. Biochem. 267:6810-6816。当通过大规模发酵法艰难地生产并使用分步沉淀、色谱和结晶法纯化时，对于其测试针对的所有革兰氏阳性菌，显示亚微摩尔的最低抑制浓度(MIC)。Ghobrial等，(2009) International Journal of Antimicrobial Agents 33:70-74。该研究亦证实，MU1140对于肺炎链球菌(S. pneumonia)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)的多重耐药性菌株为杀菌性的，对于耐万古霉素的屎肠球菌(Enterococcus faecium) (VREF)为抑菌性的，以及对革兰氏阴性菌或酵母无活性。参见同前。该研究显示，MU1140对所选病原体的时间-杀伤曲线类似于万古霉素(目前使用的最终手段的抗生素之一)的时间-杀伤曲线。参见同前。其具有新的作用机制，所述作用机制涉及结合并劫持对于细胞壁生物合成而言所必需的脂质II。Hasper等，(2006) Science, 313:1636；Smith等，(2008) Biochem. 47:3308。其具有低的体外细胞毒性，在鼠科模型中经由静脉内途径给予时具有低毒性，并且其分布到所有身体区室中。Ghobrial等，J. Pharm. Sci. Epub: Dec 28, 2009, DOI 10.1002/jps.22015。功效证明在初步研究中完成，其中在大鼠腹膜炎模型中给予60倍LD50的金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)。在含亚致死浓度的MU1140的培养基中反复传代培养金黄色葡萄球菌或肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)期间，未观察到显著耐药性的形成。Ghobrial等，(2009) International Journal of Antimicrobial Agents 33:70-74。此观察结果的基础可能在某种程度上是因为分子靶标(脂质II)为进化上古老的并且在整个细菌界为高度保守的事实所致，这表示改变其结构和/或功能的突变可能被禁止。MU1140的分子结构含有四个大环(参见图1A)，其各自含有羊毛硫氨酸或甲基羊毛硫氨酸残基。此奇特的化学特征对于MU1140耐受水解降解可能为重要的，如已报道。Hillman等，Infect. Immun. 44:141 (1984)。耐受水解亦可在某种程度上反映MU1140的罕见马蹄形三维结构。Smith等，(2003) Biochem. 42:10372-10384。基于这些和其它研究，MU1140具有替代目前最终手段的缺陷药物并用于治疗由革兰氏阳性菌引发的未决感染的可能性，所述革兰氏阳性菌例如耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)、耐万古霉素的肠球菌(Enterococci) (VRE)和艰难梭菌(Clostridium difficile)(C. diff)。专利技术概述本专利技术的一个实施方案提供羊毛硫抗生素的变体或其药学上可接受的盐，其中第1位的氨基酸变成IIe或Gly，第4位的氨基酸变成Ala，第4位的氨基酸被去除，第5位的氨基酸变成Ala，或者在其中第13位的氨基酸为Arg的MU1140的情况下所述第13位的Arg被取代成Asp，或者两个或更多个这些改变的组合。所述变体羊毛硫抗生素可另外具有第12、13、14、15、22、23、27或32位的一个或多个Lys残基被Asp取代。除MU1140之外，变体羊毛硫抗生素还包括例如乳链菌肽、表皮素、表皮素[Val1和Leu6]、gallidermin、葡萄球菌素1580、葡萄球菌素T、变异菌肽B-NY266、变异菌肽III、变异菌肽I、小双孢菌素(microbisporicin) A1和小双孢菌素A2、clausin、链霉菌素、槲皮素A、槲皮素S、枯草菌素或其药学上可接受的盐。所述变体羊毛硫抗生素可以是例如以下或其药学上可接受的盐：(a)乳链菌肽，其中第1位的Ile变成Gly，第4位的Ile变成Ala或被去除；第5位的Dha变成Ala，第12位的Lys变成Asp，第22位的Lys变成Asp，或其组合；(b)表皮素、表皮素[Val1和Leu6]、gallidermin、葡萄球菌素1580或葡萄球菌素T，其中第1位的Ile或Val变成Ile或Gly，第4位的Lys变成Ala或被去除，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变体羊毛硫抗生素，其中：第1位的氨基酸变成IIe或Gly，第4位的氨基酸被取代成Ala，第4位的氨基酸被去除，第5位的氨基酸被取代成Ala，或者在第13位的氨基酸为Arg的情况下，所述第13位的Arg被取代成Asp，或者两个或更多个这些改变的组合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.27 US 61/603661;2012.02.27 US 61/6036931.一种变体羊毛硫抗生素，其中：第1位的氨基酸变成IIe或Gly，第4位的氨基酸被取代成Ala，第4位的氨基酸被去除，第5位的氨基酸被取代成Ala，或者在第13位的氨基酸为Arg的情况下，所述第13位的Arg被取代成Asp，或者两个或更多个这些改变的组合。
2.权利要求1的变体羊毛硫抗生素，其中第12、13、14、15、22、23、27或32位的一个或多个Lys残基被取代成Asp。
3.权利要求1的变体羊毛硫抗生素，其中所述羊毛硫抗生素为以下或其药学上可接受的盐：
(a)乳链菌肽，其中第1位的Ile变成Gly，第4位的Ile变成Ala或被去除；第5位的Dha变成Ala，第12位的Lys变成Asp，第22位的Lys变成Asp，或其组合；
(b)表皮素、表皮素(Val1和Leu6)、gallidermin、葡萄球菌素1580或葡萄球菌素T，其中第1位的Ile或Val变成Ile或Gly，第4位的Lys变成Ala或被去除，第5位的Phe变成Ala，第13位的Lys变成Asp，或其组合；
(c)变异菌肽B-NY266，其中第1位的Phe变成Ile或Gly，第4位的Trp变成Ala或被去除，第5位的Dha变成Ala，第13位的Lys变成Asp，或其组合；
(d)变异菌肽III，其中第1位的Phe变成Ile或Gly，第4位的Trp变成Ala或被去除，第5位的Dha变成Ala，第13位的Arg变成Asp，或其组合；
(e)变异菌肽I，其中第1位的Phe变成Ile或Gly，第4位的Leu变成Ala或被去除，第5位的Dha变成Ala，第15位的Lys变成Asp，或其组合；
(f)小双孢菌素A1和小双孢菌素A2，其中第1位的Val变成Ile或Gly，第4位的氯-Trp变成Ala或被去除，第5位的Dha变成Ala，或其组合；
(g) clausin，其中第1位的Phe变成Ile或Gly，第4位的Val变成Ala或被去除，第5位的Dha变成Ala，或其组合；
(h)链霉菌素，其中第1位的Trp变成Ile或Gly，第4位的Arg变成Ala或被去除，第5位的Tyr变成Ala，第14位的Lys变成Asp，第23位的Lys变成Asp，或其组合；
(i)槲皮素A，其中第1位的Val变成Ile或Gly，第4位的Lys变成Ala或被去除，第5位的Dha变成Ala，第28位的Lys变成Asp，或其组合；
(j)槲皮素S，其中第1位的Trp变成Ile或Gly，第4位的Glu变成Ala或被去除，第5位的Dha变成Ala，第32位的Lys变成Asp，或其组合；或者
(k)枯草菌素，其中第1位的Trp变成Ile或Gly，第4位的Glu变成Ala或被去除，第5位的Dha变成Ala，第27位的Lys变成Asp，第30位的Lys变成Asp，或其组合。
4.权利要求1的变体羊毛硫抗生素，其包括式I的MU1140 (SEQ ID NO: 17)或其药学上可接受的盐：
其中存在下列氨基酸取代：Phe1Gly或Phe1Ile；Trp4Ala；Dha5Ala；...

【专利技术属性】
技术研发人员：JD希尔曼，JL史密斯，SR威尔逊斯坦福，
申请(专利权)人：奥洁克公司，得克萨斯农业及机械体系综合大学，
类型：发明
国别省市：美国;US