TW201315742A

TW201315742A - 治療代謝病症之雙功能蛋白質

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Publication number: TW201315742A
Application number: TW101135181A
Authority: TW
Inventors: Brian R Boettcher; Shari L Caplan; Susan E Cellitti; Douglas S Daniels; Norio Hamamatsu; Bernhard Hubert Geierstanger; Stuart Licht; Andreas Loew; Stephen Craig Weldon
Original assignee: Novartis Ag; Irm Llc
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2013-04-16
Also published as: EP2764019B1; AP2014007544A0; UY34347A; GT201400056A; ZA201401699B; SG11201400596QA; MX2014003676A; KR102217254B1; CA2849760A1; CN104024273A; US10669323B2; EA201490697A1; CN104024273B; BR112014007086A2; JP6152380B2; US9458214B2; EP2764019A2; CL2014000737A1; MA35507B1; AR088165A1

Abstract

本發明係關於鑑別包含纖維母細胞生長因子21(FGF21)及其他代謝調節劑(包括其變異體)之新穎蛋白質，已知其可改良所投與個體之代謝概況。亦揭示治療FGF21相關病症、GLP-1相關病症及腸促胰島素類似物-4(Exendin-4)相關病症(包括代謝病狀)之方法。

Description

治療代謝病症之雙功能蛋白質

本發明係關於包含纖維母細胞生長因子21(FGF21)及其他代謝調節劑之新穎蛋白質，已知其可改良所投與之個體之代謝概況。

纖維母細胞生長因子(FGF)家族之特徵在於22個遺傳學上不同的同源配位體，其可分為7個子族。FGF-21與FGF-19及FGF-23最緊密相關且與其一起形成一個子族。此FGF子族可調節多樣化的生理過程(此對於經典FGF而言則不常見)，亦即能量及膽汁酸內穩態、葡萄糖及脂質代謝、及磷酸鹽以及維生素D內穩態。此外，與其他FGF不同，此子族以內分泌方式起作用(Moore,D.D.(2007)Science 316,1436-8)(Beenken等人，(2009)Nature Reviews Drug Discovery 8,235)。

FGF21為具有209個胺基酸之多肽，其含有具有28個胺基酸之前導序列(SEQ ID NO：36)。人類FGF21與小鼠FGF21具有約79%的胺基酸一致性且與大鼠FGF21具有約80%的胺基酸一致性。已描述纖維母細胞生長因子21(FGF21)可用於治療缺血性血管疾病、傷口癒合及與肺、支氣管或肺泡細胞功能損傷有關之疾病(Nishimura等人，(2000)Biochimica et Biophysica Acta,1492：203-206；專利公開案WO 01/36640；及專利公開案WO 01/18172)。儘管FGF-21活化FGF受體及下游信號傳導分子(包括FRS2a 及ERK)，但未偵測到FGFR與FGF-21之直接相互作用。研究已鑑別出β-可囉索(β-klotho)(其於肝臟、脂肪細胞及胰臟中高度表現)為對FGF-21之細胞反應之決定子及經由FGFR介導FGF-21信號傳導之輔因子(Kurosu,H.等人，(2007)J Biol Chem 282,26687-95)。FGF21為FGFR1(IIIc)、FGFR2(IIIc)及FGFR3(IIIc)β-可囉索信號傳導複合物之有效促效劑。

已證實FGF-21可誘導非胰島素依賴性葡萄糖攝取。亦已證實FGF-21可改善一系列糖尿病性齧齒動物模型中之高血糖。此外，發現過表現FGF-21之轉殖基因小鼠對飲食誘導之代謝異常具有抗性，且顯示體重及脂肪質量降低及胰島素敏感性增強(Badman,M.K.等人，(2007)Cell Metab 5,426-37)。向糖尿病性非人類靈長類動物投與FGF-21會引起空腹血糖、三酸甘油酯、胰島素及升糖素含量降低且使得脂蛋白概況有顯著改良，包括HDL膽固醇增加約80%(Kharitonenkov,A.等人，(2007)Endocrinology 148,774-81)。調查FGF21作用之分子機制的最近研究已鑑別出FGF21為一種重要的內分泌激素，其有助於控制空腹狀態適應性(Badman等人，(2009)Endocrinology 150,4931)(Inagaki等人，(2007)Cell Metabolism 5,415)。此提供先前缺失之PPARα之下游鏈路，肝臟可藉由PPARα之下游鏈路與身體其餘部分通信，從而調節能量內穩態之生物學(Galman等人，(2008)Cell Metabolism 8,169)(Lundasen 等人，(2007)Biochemical and Biophysical Research Communications 360,437)。

FGF21經由活化AMPK/SIRT1/PGC1α路徑來調節脂肪細胞內穩態以抑制PPARγ表現及增強線粒體功能(Chau等人，(2010)PNAS 107,12553)。FGF21亦增強骨骼肌之葡萄糖攝取，如在培養之人類肌管及分離之小鼠組織中所量測出。用FGF21處理齧齒動物胰島細胞可經由活化ERK1/2及Akt路徑來改良功能及存活率(Wente等人，(2006)Diabetes 55,2470)。FGF21處理亦使得齧齒動物肝臟中脂肪生成及脂肪酸氧化酶之基因表現改變(此可能經由HNF4α及Foxa2信號傳導進行)。

與直接使用FGF-21作為生物治療劑相關之難點在於其半衰期極短(Kharitonenkov,A.等人，(2005)Journal of Clinical Investigation 115：1627-1635)。在小鼠中，人類FGF21之半衰期為0.5至1小時，且在食蟹獼猴中，半衰期為2至3小時。FGF21可以多用途的無菌醫藥調配物形式來利用。然而，已確定防腐劑(亦即間甲酚)在該等條件下對其穩定性具有不良影響。

另一種已在臨床上作為代表之有效代謝調節劑為類升糖素肽-1(GLP-1)(Knudsen等人，(2004)Journal of Medicinal Chemistry 47,4128)。GLP-1為由哺乳動物腸管之L細胞分泌之具有36個胺基酸之腸促胰島素，其作用於α細胞及β細胞，從而以葡萄糖依賴性方式刺激胰島素分泌及抑制升糖素釋放(Hare等人，(2010)Diabetes 59,1765)(Meier等人，(2005)Diabetes-Metabolism Research and Reviews 21, 91)。GLP-1結合於且活化GLP-1受體(GLP-1R)，GLP-1受體為G蛋白偶合受體(GPCR)之II類家族中之七-跨膜螺旋蛋白質(Mayo等人，(2003)Pharmacological Reviews 55：167)。作為GLP-1受體促效劑，GLP-1在降低膳食後血糖含量中具有重要作用，其藉由刺激胰臟分泌胰島素來增加周邊組織中之葡萄糖吸收及抑制升糖素分泌，從而引起肝葡萄糖釋放減少。

第二種在臨床上重要的GLP-1受體促效劑為腸促胰島素類似物-4(Exendin-4)。腸促胰島素類似物-4為希拉毒蜥(Gila Monster lizard)之唾液腺中產生的具有39個殘基之多肽(Goke等人，(1993)Diabetes 46：433-439)(Fehmann等人，(1995)Endocrine Rev.16：390-410)。儘管其為獨特非哺乳動物基因之產物且似乎僅於唾液腺中表現，但腸促胰島素類似物-4與GLP-1共有52%的胺基酸序列同源性且在哺乳動物中與GLP-1受體相互作用(Goke等人)(Thorens等人，(1993)Diabetes 42：1678-1682)。已證實腸促胰島素類似物-4可活體外促進胰島素產生細胞之胰島素分泌，且在等莫耳量情況下，腸促胰島素類似物-4可比GLP-1更有效地引起胰島素產生細胞之胰島素釋放。此外，腸促胰島素類似物-4有效刺激胰島素釋放以降低齧齒動物及人類中之血糖含量且其作用時間比GLP-1長；然而，因為其不天然存在於哺乳動物中，因此腸促胰島素類似物-4在哺乳動物中具有GLP-1所缺乏的某些潛在抗原性質。

在臨床中已確認GLP-1及腸促胰島素類似物-4類似物(利拉魯肽(Liraglutide)及百泌達(Byetta))改良人類中之葡萄糖控制的能力(Idris(2010)Diabetes Obesity & Metabolism 12,89)(Monami等人，(2009)European Journal of Endocrinology 160,909)。亦已報導GLP-1可經由誘導增殖及抑制細胞凋亡來增加β細胞質量(Egan,A等人，(2003)Diabetes-Metabolism Research and Reviews 19,115)(Farilla,L.等人，(2003)Endocrinology 144,5149)(Xu,G.等人，(1999)Diabetes 48,2270)。其亦充當小腸激素以抑制胃部酸分泌及胃排空，同時提供降低食慾之飽食信號(Vilsboll等人，(2009)Best Practice & Research Clinical Endocrinology & Metabolism 23,453)。該等作用可引起在投與GLP-1類似物之T2D患者中觀測到的有益體重減輕。亦證實GLP-1對缺血後齧齒動物心臟具有心肌保護作用(Ossum等人，(2009)Pharmacological Research 60,411)(Sonne,D.P.等人，(2008)Regulatory Peptides 146,243)(Nikolaidis,L.A.等人，(2004)Circulation 109,962)。

在研發用作治療第1型糖尿病及第2型糖尿病及其他代謝性病狀之治療劑的FGF21蛋白質時，半衰期及穩定性增加將為合乎需要的。具有增加之半衰期及穩定性之FGF21蛋白質將使接受該蛋白質投藥之患者之給藥頻率減少。顯然，需要研發治療性蛋白質FGF21之穩定水性蛋白質調配物。

此外，在研發蛋白質藥物(諸如代謝調節劑FGF21、GLP-1及腸促胰島素類似物-4)時之重大挑戰為解決其物理及化學不穩定性。蛋白質之組成種類及特徵定義特定性質，諸如摺疊、構形穩定性及伸展/變性。當在利用蛋白質水溶液研發醫藥調配條件之過程中意欲使蛋白質穩定時，應解決與該等特徵有關之問題(Wang,W.,Int.J.of Pharmaceutics,18,(1999))。穩定化相關治療性蛋白質(例如本發明之蛋白質)之所需作用為增加對蛋白水解作用及酶促降解之抗性，藉此改良蛋白質穩定性及減少蛋白質聚集。

本發明係關於鑑別新穎蛋白質，例如融合蛋白質，其包含纖維母細胞生長因子21(FGF21)及其他代謝調節劑，例如GLP-1及腸促胰島素類似物-4，且其與構成性試劑相比在醫藥調配條件下具有改良之醫藥性質，例如更為穩定、具有改良接受投藥之個體之代謝參數的能力、對蛋白水解作用及酶促降解之敏感性更低及不太可能發生聚集及形成複合物。本發明之蛋白質具有FGF21受體促效劑及GLP-1受體促效劑活性，且包含FGF21之截短型式及變異體，且進一步包含例如類升糖素肽-1(GLP-1)、腸促胰島素類似物-4或其他代謝調節劑或其變異體中之一或多者。

亦揭示治療FGF21相關病症及GLP-1相關病症以及其他代謝性、內分泌性及心血管病症(諸如肥胖症、第1型糖尿病及第2型糖尿病、胰臟炎、血脂異常、非酒精性脂肪肝病(NAFLD)、非酒精性脂肝炎(NASH)、胰島素抗性、高胰島素血症、葡萄糖不耐、高血糖、代謝症候群、急性心肌梗塞、高血壓、心血管疾病、動脈粥樣硬化、周邊動脈疾病、中風、心臟衰竭、冠心病、腎病、糖尿病性併發症、神經病變、胃輕癱、與胰島素受體之嚴重失活突變有關之病症及其他代謝病症)及降低重症患者之死亡率及發病率之方法。

本發明之蛋白質可以每週一次之注射劑形式使用，其可單獨使用或與將改良第1型糖尿病及第2型糖尿病患者之血糖控制、體重及脂質概況之口服抗糖尿病劑組合使用。該等蛋白質亦可用於治療肥胖症或其他FGF21相關病狀或GLP1相關病狀。

藉由呈現在醫藥調配條件下與野生型FGF21相比更為穩定、對蛋白水解作用及酶促降解之敏感性更低及不太可能發生聚集及形成複合物之蛋白質，本發明之蛋白質(例如本發明之融合蛋白質)克服了與蛋白質治療劑有關(包括例如與投與野生型FGF21有關)的重大物理不穩定性障礙。

在第一態樣中，本發明提供纖維母細胞生長因子21(FGF21)蛋白質，例如融合蛋白質，其包含表1中所列及本文中進一步描述之一或多個序列。本發明之蛋白質可進一步包含GLP-1及/或腸促胰島素類似物-4蛋白質(無論野生型、其截短或突變型式或其變異體)。表1中所列之FGF21序列為野生型FGF21序列(例如具有NCBI參考編號NP_061986.1之野生型FGF21序列)之變異體且可見於諸如以下之授權專利中：例如讓渡給Chiron Corporation之US 6,716,626B1。表1中所列之GLP-1及腸促胰島素類似物-4 序列為野生型GLP-1及腸促胰島素類似物-4序列(例如分別為NCBI參考編號為NP_002045及AAB22006.1之序列)之變異體，且可見於諸如以下之專利公開案中：例如分別讓渡給Eli Lilly and Co.及General Hospital Corp.之WO 98/19698及WO 87/06941A(GLP-1)及讓渡給Amylin之US 5,424,286(腸促胰島素類似物-4)。

在一個實施例中，GLP-1受體促效劑以化學方式與FGF21蛋白質變異體直接結合或與同時連接至FGF21之聚合物(諸如PEG)結合。在一個實施例中，GLP-1受體促效劑與抗體之重鏈及輕鏈之N端融合且FGF21同時與抗體之重鏈及輕鏈之C端融合(亦即如本文中所描述之融合體(fusobody))。

其他實施例係關於編碼本發明之雙功能蛋白質之聚核苷酸、含有該等聚核苷酸之載體及攜帶該等載體之宿主細胞。

本文中提供用於產生本發明之蛋白質之方法，其中該等方法涉及經由例如在野生型FGF21蛋白質內的相關位置處位點特異性地併入胺基酸來修飾野生型FGF21蛋白質，以及在分子之FGF21部分與其他代謝調節劑(諸如類升糖素肽-1(GLP-1)及腸促胰島素類似物-4、或與經GLP-1及/或腸促胰島素類似物-4修飾之聚合物形成之結合物)之間發生融合。與蛋白質(例如FGF21、GLP-1及腸促胰島素類似物-4)之野生型型式相比，該等修飾及融合增強本發明之蛋白質之生物學性質，而且在一些情況下，充當例如標記及蛋白質半衰期延長劑之連接位點，且用於將該等變異體附著至固體支撐物表面之目的。本發明之相關實施例為製備能夠產生本發明之該等蛋白質的方法及製備含有編碼該等變異體及融合物之DNA之載體的方法。

在多種實施例中，本文中揭示之本發明之蛋白質可包含FGF21、腸促胰島素類似物-4及/或GLP-1序列之一或多個片段，包括長度小至8至12個胺基酸殘基之片段，且其中多肽能夠降低哺乳動物中之血糖。在多種實施例中，本文中揭示之本發明之蛋白質可包含FGF21、腸促胰島素類似物-4及/或GLP-1序列之一或多種變異體，例如與其野生型序列相比具有一或多個胺基酸缺失、插入、添加或取代。

在一些實施例中，本文中揭示之本發明之蛋白質可共價連接至一或多種聚合物，諸如聚乙二醇(PEG)或聚唾液酸，該共價連接可在相對於野生型FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4進行位點特異性胺基酸修飾之位置進行或在與該等蛋白質之野生型型式共有之胺基酸之位置進行。PEG基團以一定方式連接以便增強及/或不會干擾本發明之融合蛋白質之構成部分(例如GLP-1蛋白質變異體或FGF21蛋白質變異體)的生物功能。在其他實施例中，本發明之多肽可視情況經連接子(諸如GS、GGGGSGGGGSGGGGS(SEQ ID NO：8)或SGGGGSGGG(SEQ ID NO：128))與異源胺基酸序列融合。異源胺基酸序列可為IgG恆定域或其片段(例如Fc區域)、人類血清白蛋白(HSA)或白蛋白結合多肽。本文中揭示之該等融合蛋白質亦可形成多聚體。

在一些實施例中，異源胺基酸序列(例如HSA、Fc等)與本發明之蛋白質之胺基端融合。在其他實施例中，融合異源胺基酸序列(例如HSA、Fc等)與本發明之蛋白質之羧基端融合。在其他更佳的實施例中，異源胺基酸序列(例如HSA、Fc等)位於本發明之雙功能蛋白質中間，亦即位於GLP-1或腸促胰島素類似物-4序列之C端殘基與FGF21序列之N端殘基之間。該較佳實施例例如保留一個游離N端以獲得最大GLP-1(腸促胰島素類似物-4)活性且保留一個游離完整C端以獲得最大FGF21活性。

在一些實施例中，GLP-1受體促效劑與抗體之重鏈及輕鏈之N端融合且FGF21同時與同一抗體之重鏈及輕鏈之C端融合(亦即本文中所描述之融合體)。該較佳實施例保留一個游離N端以獲得最大GLP-1(腸促胰島素類似物-4)活性且保留一個游離完整C端以獲得最大FGF21活性。較佳實施例使用PCT公開案WO 2011/076781中描述之抗體序列。

在一些實施例中，GLP-1或腸促胰島素類似物-4肽以化學方式連接至FGF21。在一些實施例中，該等肽連接至FGF21胺基酸殘基側鏈。在其他實施例中，該等肽經原生化學接合或此項技術中已知之其他方法連接至FGF21之N端。該較佳實施例保留GLP-1(腸促胰島素類似物-4)之一個游離N端以獲得最大活性且保留FGF21之一個游離完整C端以獲得最大活性。

在一些實施例中，GLP-1或腸促胰島素類似物-4肽共價連接至聚合物分子，該聚合物分子又連接至FGF21蛋白質變異體。在較佳實施例中，GLP-1或腸促胰島素類似物-4肽連接至PEG聚合物，該PEG聚合物同時連接至FGF21蛋白質變異體。該較佳實施例保留一個游離N端以獲得最大GLP-1(腸促胰島素類似物-4)活性且保留一個游離完整C端以獲得最大FGF21活性。

另一實施例係關於治療展現一或多種FGF21相關病症或GLP-1相關病症(諸如肥胖症、第2型糖尿病、第1型糖尿病、胰臟炎、血脂異常、非酒精性脂肪肝病(NAFLD)、非酒精性脂肝炎(NASH)、胰島素抗性、高胰島素血症、葡萄糖不耐、高血糖、代謝症候群、急性心肌梗塞、高血壓、心血管疾病、動脈粥樣硬化、周邊動脈疾病、中風、心臟衰竭、冠心病、腎病、糖尿病性併發症、神經病變、胃輕癱、與胰島素受體之失活突變有關之病症及其他代謝病症)之患者的方法，其包含投與需要該治療之該患者治療有效量之一或多種本發明之蛋白質或其醫藥組合物。

本發明亦提供醫藥組合物，其包含本文中揭示之本發明之雙功能蛋白質及醫藥學上可接受之調配劑。該等醫藥組合物可用於治療代謝病症之方法，且該方法包含投與有需要之人類患者本發明之醫藥組合物。可被治療之代謝病症之非限制性實例包括第1型糖尿病及第2型糖尿病及肥胖症。

將在以下[實施方式]中說明本發明之該等及其他態樣。

本發明之蛋白質表示此項技術中已知的全長野生型 FGF21多肽之經修飾型式。FGF21野生型序列將充當參考序列(SEQ ID NO：1)，例如當需要比較FGF21野生型序列與蛋白質變異體時。FGF21野生型序列之NCBI參考序號為NP_061986.1且可見於諸如以下之授權專利中：例如讓渡給Chiron Corporation之US 6,716,626B1(SEQ ID NO：1)。

編碼全長FGF21多肽之相應mRNA序列(NCBI參考序號為NM_019113.2)展示於下文中(SEQ ID NO：2)

成熟FGF21序列缺乏前導序列且亦可能包括其他多肽修飾，諸如胺基端(具有或不具有前導序列)及/或羧基端之蛋白水解加工、小型多肽自大型前驅體裂解、N-連接及/或O-連接之糖基化作用及熟習此項技術者所理解的其他轉譯後修飾。成熟FGF21序列之代表性實例具有以下序列(SEQ ID NO：3，其表示全長FGF21蛋白質序列(NCBI參考序號NP_061986.1)之胺基酸位置29至209)：

編碼成熟FGF21多肽(SEQ ID NO：3)之相應cDNA序列展示於下文中(SEQ ID NO：4)：

本發明之蛋白質表示此項技術中已知的全長野生型GLP-1多肽之經修飾型式。GLP-1野生型序列將充當參考序列(SEQ ID NO：5)，例如在需要比較GLP-1野生型序列與蛋白質變異體時。

GLP-1野生型序列具有NCBI參考序號NP_002045且可見於諸如以下之專利公開案中：例如分別讓渡給Eli Lilly and Co.及General Hospital Corp.之WO 98/19698及WO 87/06941A。野生型序列之實例如下(SEQ ID NO：5)。此為文獻中已知的前原升糖素野生型序列，亦即在轉譯後修飾前存在的形式。

經野生型序列加工之GLP-1之實例如下(SEQ ID NO：129)。

1 HDEFERHAEG TFTSDVSSYL EGQAAKEFIA WLVKGRG

編碼前原升糖素GLP-1野生型序列(SEQ ID NO：5)之相應mRNA序列展示於下文中(SEQ ID NO：6)：

本發明之蛋白質表示此項技術中已知的全長野生型腸促胰島素類似物-4多肽之經修飾形式。腸促胰島素類似物-4野生型序列將充當參考序列(SEQ ID NO：7)，例如在需要比較腸促胰島素類似物-4野生型序列與蛋白質變異體時。

腸促胰島素類似物-4野生型序列具有NCBI參考序號GenBank：AAB22006.1且可見於諸如以下之授權專利中：例如讓渡給Amylin Pharmaceuticals,Inc.及Eli Lilly and Co.之US 5,424,286。野生型序列之實例如下(SEQ ID NO：7)：1 HGEGTFTSDL SKQME EE AVR LFIEWLKNGG PSSGAPPPS

本發明之蛋白質可包含本文中所列之野生型蛋白質之蛋白質變異體或突變體，例如FGF21變異體、GLP-1變異體及/或腸促胰島素類似物-4變異體。如本文中所用，術語「蛋白質變異體」、「人類變異體」、「多肽或蛋白質變異體」、「變異體」、「突變體」以及任何類似術語或其特定型式(例如「FGF21蛋白質變異體」、「人類GLP-1變異體」、「腸促胰島素類似物-4多肽或蛋白質變異體」、「變異體」、「FGF21突變體」等)定義包含天然存在的(亦即野生型)蛋白質或多肽對應物或相應原生序列之修飾體、截短體、其他變異體之蛋白質或多肽序列。舉例而言，「變異型FGF21」或「FGF21突變體」係相對於本文中所描述之野生型(亦即天然存在的)FGF21蛋白質進行描述。

本發明之代表性雙功能蛋白質序列列於表1中。該等促效劑之描述包括個別構成性促效劑及(適當時)連接子。若使用變異體作為構成性促效劑，則相對於其野生型對應物對變化或取代進行編號。作為實例，「雙功能1-蛋白質」(SEQ ID NO：9)含有如本文中所描述之野生型GLP1序列(亦即GLP1受體促效劑)之殘基7至35、連接子序列及FGF21變異體(亦即FGF21受體促效劑)，該FGF21變異體具有多種所列舉的如本文中所描述之FGF21野生型序列之變化。

本發明之蛋白質中所用的變異體或突變體(例如野生型FGF21、GLP-1及/或腸促胰島素類似物-4之變異體)之特徵在於其與野生型蛋白質相比有至少一個胺基酸經取代、添加及/或移除。此外，該等變異體可包括野生型蛋白質之N端及/或C端截短型式。一般而言，變異體具有野生型蛋白質的一些經改良之性質(結構性或功能性)。舉例而言，變異體在濃溶液中可具有增強或改良之物理穩定性(例如疏水性介導之聚集作用較少)，與血漿一起培育時血漿穩定性有增強或改良，或具有增強或改良之生物活性同時保持良好的生物活性概況。

構成本發明之蛋白質之部分與其野生型比較性蛋白質之間的差異的可接受之胺基酸取代及修飾包括(但不限於)一或多個胺基酸取代(包括由非天然存在之胺基酸類似物取代)及截短。因此，本發明之蛋白質(例如本發明之融合蛋白質)包括(但不限於)如本文中所描述之定點突變體、截短多肽、蛋白水解抗性突變體、減少聚集之突變體、組合突變體及融合蛋白質。

熟習蛋白質表現技術者將認識到可在任一種本發明之蛋白質之N端引入甲硫胺酸或甲硫胺酸-精胺酸序列，以表現於大腸桿菌(E.coli)中，且涵蓋於本發明之範圍內。

本發明之蛋白質與醫藥防腐劑(例如間甲酚、苯酚、苯甲醇)之相容性得到提高，因此能夠製備可在儲存期間保持蛋白質之生理化學性質及生物活性的保藏醫藥調配物。因此，相對於野生型具有增強之醫藥穩定性之變異體在生理學條件及保藏醫藥調配條件下在濃溶液中具有改良之物理穩定性，同時可保持生物學效能。作為非限制性實例，本發明之蛋白質與其野生型對應物或相應原生序列相比對蛋白水解及酶促降解之抗性更強；可具有改良之穩定性；且不太可能發生聚集。如本文中所用，該等術語並不互斥或具有限制性，既定變異體完全可能具有一或多種經改良之野生型蛋白質性質。

本發明亦涵蓋編碼本發明之蛋白質之核酸分子，其包含例如FGF21胺基酸序列，該序列與SEQ ID NO：3之胺基酸序列具有至少約95%一致性，但其中賦予FGF21蛋白質變異體所需性質(例如針對FGF21受體改良之效能、蛋白水解抗性、增加之半衰期或減少聚集之性質及其組合)之特定殘基未經進一步修飾。換言之，除FGF21突變序列中經修飾以賦予蛋白水解抗性、減少聚集之性質或其他性質之殘基外，FGF21突變序列中所有其他胺基酸殘基中之約5%(或4%，或3%，或2%，或1%)胺基酸殘基可經修飾。該等FGF21突變體具有野生型FGF21多肽之至少一種活性。

類似地，本發明亦包含編碼分子之GLP-1及腸促胰島素類似物-4部分之核酸分子，該等核酸分子之胺基酸序列分別與SEQ ID NO：5及SEQ ID NO：7之胺基酸序列具有至少約85%一致性且更佳具有至少約90%至95%一致性，但其中賦予FGF21蛋白質變異體所需性質(例如蛋白水解作用抗性、半衰期延長或減少聚集之性質及其組合)之特定殘基未經進一步修飾。

本發明亦涵蓋包含與SEQ ID NO：2、SEQ ID NO：4、SEQ ID NO：6之核苷酸序列及編碼野生型腸促胰島素類似物-4 之cDNA序列具有至少約85%一致性且更佳至少約90%至95%一致性之核苷酸序列的核酸分子，但其中編碼賦予經編碼之蛋白質蛋白水解作用抗性、減少聚集之或其他性質之胺基酸殘基的核苷酸未經進一步修飾。換言之，除編碼FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4突變序列中之殘基(其經修飾以提供蛋白水解作用抗性、減少聚集之或其他性質)的核苷酸外，突變序列中所有其他核苷酸中的約15%且更佳約10%至5%核苷酸可經修飾。該等核酸分子編碼蛋白質，該等蛋白質具有至少一種其野生型對應物之活性。

本文中提供用於產生本發明之蛋白質之方法，其中該等方法涉及蛋白質之野生型型式(例如本文中所描述之FGF21野生型蛋白質)之位點特異性修飾及非位點特異性修飾，例如野生型蛋白質之截短型式，及在野生型蛋白質內相關位置位點特異性合併胺基酸。與野生型蛋白質相比，該等修飾可增強本發明之蛋白質之生物學性質，且在一些情況下，充當例如標記及蛋白質半衰期延長劑之連接位點且用於將該等變異體貼附至固體支撐物表面之目的。本發明之相關實施例為產生能夠產生本發明之該等雙功能蛋白質之方法及產生含有編碼該等變異體之DNA之載體的方法。

在某些實施例中，使用該等修飾(例如位點特異性修飾)以連接結合物，例如PEG基團連接至本發明之蛋白質、多肽及/或肽，以用於例如延長該等蛋白質、多肽及/或肽之半衰期或改良生物學性質。該等技術進一步描述於本文中。

在其他實施例中，使用該等修飾(例如位點特異性修飾)以連接其他可延長本發明蛋白質之半衰期的聚合物、小分子及重組蛋白質序列。一種該實施例包括將脂肪酸或特定白蛋白結合化合物連接至蛋白質、多肽及/或肽。在其他實施例中，該等修飾係在特定種類胺基酸進行且可連接於蛋白質上一或多個位點。

在其他實施例中，使用該等修飾(例如位點特異性修飾)作為連接方法以產生野生型及/或變異型多聚體，例如二聚體(同二聚體或雜二聚體)或三聚體或四聚體。該等多聚蛋白質分子可另外具有諸如PEG、糖及/或PEG-膽固醇結合物之基團於胺基端或羧基端與其他蛋白質(諸如Fc、人類血清白蛋白(HSA)等)連接或融合。

在其他實施例中，使用該等位點特異性修飾來產生蛋白質、多肽及/或肽，其中位點特異性合併之吡咯離胺酸或吡咯離胺酸類似物或非天然存在之胺基酸(對-乙醯基-Phe、對-疊氮基-Phe)之位置可允許控制該等蛋白質、多肽及/或肽在固體支撐物之表面上的定向及連接，或連接有諸如PEG、糖及/或PEG-膽固醇結合物之基團。

在其他實施例中，使用該等位點特異性修飾來使蛋白質、多肽及/或肽位點特異性交聯，藉此形成雜寡聚物，包括(但不限於)雜二聚體及雜三聚體。在其他實施例中，使用該等位點特異性修飾來使蛋白質、多肽及/或肽位點特異性交聯，藉此形成蛋白質-蛋白質結合物、蛋白質-多肽結合物、蛋白質-肽結合物、多肽-多肽結合物、多肽-肽結合物或肽-肽結合物。在其他實施例中，位點特異性修飾可包括一個分支點以使一種以上類型之分子連接在蛋白質、多肽或肽之單一位點。

在其他實施例中，本文中所列之修飾可以非位點特異性方式進行且產生本發明之蛋白質-蛋白質結合物、蛋白質-多肽結合物、蛋白質-肽結合物、多肽-多肽結合物、多肽-肽結合物或肽-肽結合物。

定義

貫穿本文件使用多種定義。大部分字詞具有熟習此項技術者認為該等字詞所具有之含義。總體而言且如熟習此項技術者通常所理解，下文中或此文件中別處特定定義之字詞具有本發明之內容中提供之含義。

如本文中所用，術語「FGF21」係指纖維母細胞生長因子(FGF)蛋白質家族之一員。FGF21之胺基酸序列(GenBank寄存編號NP_061986.1)如SEQ ID NO：1所示，其相應聚核苷酸序列如SEQ ID NO：2(NCBI參考序號NM_019113.2)所示。「FGF21變異體」、「FGF21突變體」及類似術語描述FGF21蛋白質之經修飾型式，例如有構成性胺基酸殘基缺失、經添加、修飾或取代。

如本文中所用，術語「FGF21受體」係指FGF21之受體(Kharitonenkov,A，等人，(2008)Journal of Cellular Physiology 215：1-7；Kurosu,H等人，(2007)JBC 282：26687-26695；Ogawa,Y等人，(2007)PNAS 104：7432-7437)。

術語「FGF21多肽」係指於人類中表現之天然存在的多肽。對於本發明而言，術語「FGF21多肽」可互換地用於指任何全長FGF21多肽，例如SEQ ID NO：1，其由209個胺基酸殘基組成且由SEQ ID NO：2之核苷酸序列編碼；多肽之任何成熟形式，其由181個胺基酸殘基組成且其中全長FGF21多肽之胺基端處的28個胺基酸殘基(亦即其構成信號肽)已經移除。

如本文中所用，「變異體76」為FGF21蛋白質變異體，其特徵在於經Cys154連接之40 kDa分支鏈PEG，及相對於177個胺基酸的野生型蛋白質，具有8個點突變。本文中更詳細地描述變異體之合成。

「GLP-1-FGF21-PEG雙重促效劑」、「雙功能蛋白質」、「雙功能融合蛋白質」、「雙重活性蛋白質」、「融合產物」、「雙重FGF21受體促效劑及GLP-1受體促效劑」、「GLP-1-FGF21融合蛋白質」、「本發明之融合蛋白質」、「本發明之融合物」及類似術語定義蛋白質或多肽融合物，其與另一代謝調節劑(諸如GLP-1或腸促胰島素類似物-4)融合或連接至另一代謝調節劑且至少包含FGF21多肽或蛋白質變異體、突變體或截短版本。其包含具有針對其各別組分之受體之雙重活性或雙重功能的單一分子，亦即其展示促進FGF21受體及GLP-1受體之效能的能力。該等融合蛋白質之構成序列可包含天然存在亦即野生型)蛋白質或多肽對應物之修飾、截短、其他變異體，且可使用多種其他修飾，例如使用PEG基團實現半衰期延長。

本發明之GLP-1FGF21-PEG融合蛋白質之尤其較佳實施例合併有V76(如本文中定義)作為FGF21變異體。該較佳實施例在本文中亦稱為「GLP-1(A8S)-FGF21-PEG」且其特徵在於與野生型GLP-1序列(SEQ ID NO：5)相比位置8處丙胺酸由絲胺酸取代且與野生型FGF21序列(SEQ ID：1)相比位置154處精胺酸由半胱胺酸取代。GLP-1(A8S)-FGF21-PEG之序列如下(SEQ ID NO：9)。

術語「分離之核酸分子」係指具以下特徵之本發明之核酸分子：(1)當全部核酸自源細胞分離時，與至少約50%與其一起天然發現之蛋白質、脂質、碳水化合物或其他物質分離，(2)未連接至該「分離之核酸分子」天然連接之整個聚核苷酸或聚核苷酸之一部分，(3)與其未天然連接之聚核苷酸可操作地連接，或(4)未天然地作為大型聚核苷酸序列之一部分存在。本發明之分離之核酸分子較佳實質上不含任何在其天然環境中發現之其他污染核酸分子或其他污染物，該等污染核酸分子或污染物將干擾核酸分子在多肽製備或其治療性、診斷性、預防性或研究用途中之使用。

術語「載體」用於指代任何用於將編碼資訊轉移至宿主細胞之分子(例如核酸、質體或病毒)。

術語「表現載體」係指適用於宿主細胞之轉型且含有引導及/或控制插入之異源核酸序列的表現之核酸序列的載體。表現包括(但不限於)諸如轉錄、轉譯及RNA拼接(若存在內含子時)之過程。

術語「可操作地連接」在本文中用於指代側接序列之配置，其中如此描述之側接序列經組態或組裝以發揮其常見功能。融合蛋白質之元件可操作地連接於彼此以使融合蛋白質可充當(若其為天然存在的時)內源性蛋白及/或以協同方式組合該等融合蛋白質之不同元件。

在核苷酸層面上，與編碼序列可操作地連接之側接序列能夠影響該編碼序列之複製、轉錄及/或轉譯。舉例而言，當啟動子能夠引導編碼序列之轉錄時，則該編碼序列與該啟動子可操作地連接。側接序列無需與編碼序列相鄰，只要其正確地發揮功能即可。因此，舉例而言，插入之未轉譯但經轉錄之序列可存在於啟動子序列與編碼序列之間且啟動子序列仍可視為與編碼序列「可操作地連接」。

術語「宿主細胞」用於指代經轉型或能夠由核酸序列轉型且接著表現相關所選基因之細胞。該術語包括母細胞子代，無論該子代是否在形態上或在遺傳構成上與原始親本相同，只要存在所選基因即可。

如本文中所用之術語「胺基酸」係指天然存在之胺基酸、非天然胺基酸、胺基酸類似物及胺基酸模擬物(其以與天然存在之胺基酸類似之方式起作用，均呈其D立體異構體及L立體異構體形式，只要其結構允許該等立體異構形式存在即可)。本文中使用胺基酸之名稱、其通常已知的3個字母符號或由IUPAC-IUB生物化學命名委員會推薦的1個字母符號指代胺基酸。

當與生物物質(諸如核酸分子、多肽、宿主細胞及其類似物)結合使用時，術語「天然存在」係指在自然界中發現且未經人類加工之物質。類似地，如本文中所用，「非天然存在」係指未在自然界中發現或已由人類進行結構上之修飾或合成之物質。當與核苷酸結合使用時，術語「天然存在」係指鹼腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)、鳥嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)及尿嘧啶(U)。當與胺基酸結合使用時，術語「天然存在」係指20種習知胺基酸(亦即丙胺酸(A)、半胱胺酸(C)、天冬胺酸(D)、麩胺酸(E)、苯丙胺酸(F)、甘胺酸(G)、組胺酸(H)、異白胺酸(I)、離胺酸(K)、白胺酸(L)、甲硫胺酸(M)、天冬醯胺(N)、脯胺酸(P)、麩醯胺酸(Q)、精胺酸(R)、絲胺酸(S)、蘇胺酸(T)、纈胺酸(V)、色胺酸(W)及酪胺酸(Y))以及硒半胱胺酸、吡咯離胺酸(Pyl或O)及吡咯啉-羧基-離胺酸(Pcl或Z)。

吡咯離胺酸(Pyl)為天然存在於甲烷八聯球菌屬(Methanosarcina)之甲烷生成古菌(methanogenic archaea)之甲胺甲基轉移酶內的胺基酸。吡咯離胺酸為離胺酸類似物，其在各別mRNA中之框內UAG密碼子處以共轉譯方式併入，且將其視為第22種天然胺基酸。

至少如PCT專利公開案WO 2010/48582(申請人IRM、LLC)中所描述，嘗試在大腸桿菌中生物合成吡咯離胺酸(Pyl)會引起形成「去甲基吡咯離胺酸」，本文中將其稱為吡咯啉-羧基-離胺酸或Pcl。如本文中所用，「Pcl」係指 Pcl-A或Pcl-B。

如本文中所用，術語「非-天然胺基酸」及「非天然胺基酸」可互換地意欲表示不能在任何有機物中使用來自任何有機物(無論是否相同)之未經修飾之基因或經修飾之基因以生物合成方式產生的胺基酸結構。該等術語係指不存在於天然存在的(野生型)FGF21蛋白質序列或本發明之序列中的胺基酸殘基。其包括(但不限於)不為20種天然存在之胺基酸之一的經修飾之胺基酸及/或胺基酸類似物、硒半胱胺酸、吡咯離胺酸(Pyl)或吡咯啉-羧基-離胺酸(Pcl，例如如PCT專利公開案WO 2010/48582中所描述)。該等非天然胺基酸殘基可藉由取代天然存在之胺基酸來引入及/或藉由將非天然胺基酸插入天然存在的(野生型)FGF21蛋白質序列或本發明之序列中來引入。亦可併入非天然胺基酸殘基以賦予FGF21分子所需功能性，例如連接功能性部分(例如PEG)之能力。如本文中所用，當與胺基酸結合使用時，符號「U」應意謂「非-天然胺基酸」及「非天然胺基酸」。

此外，應瞭解，該等「非天然胺基酸」需要經修飾之tRNA及經修飾之tRNA合成酶(RS)以便併入蛋白質中。該等「所選」正交tRNA/RS配對係藉由如Schultz等人研發之選擇過程或藉由隨機或目標突變來產生。作為實例，吡咯啉-羧基-離胺酸為「天然胺基酸」，因為其係由自一種有機物轉移入宿主細胞中之基因以生物合成方式產生且因為其係藉由使用天然tRNA及tRNA合成酶基因而併入蛋白質中，而對胺基苯丙胺酸(參見Generation of a bacterium with a 21 amino acid genetic code,Mehl RA,Anderson JC,Santoro SW,Wang L,Martin AB,King DS,Horn DM,Schultz PG.J Am Chem Soc.2003年1月29日；125(4)：935-9)為「非天然胺基酸」，因為儘管其係以生物合成方式產生，但其係藉由「所選」正交tRNA/tRNA合成酶配對併入蛋白質中。

經修飾之編碼的胺基酸包括(但不限於)羥基脯胺酸、γ-羧基麩胺酸、O-磷絲胺酸、氮雜環丁烷羧酸、2-胺基己二酸、3-胺基己二酸、β-丙胺酸、胺基丙酸、2-胺基丁酸、4-胺基丁酸、6-胺基己酸、2-胺基庚酸、2-胺基異丁酸、3-胺基異丁酸、2-胺基庚二酸、第三丁基甘胺酸、2,4-二胺基異丁酸、鎖鏈素(desmosine)、2,2'-二胺基庚二酸、2,3-二胺基丙酸、N-乙基甘胺酸、N-甲基甘胺酸、N-乙基天冬醯胺、高脯胺酸、羥基離胺酸、別羥基離胺酸、3-羥基脯胺酸、4-羥基脯胺酸、異鎖鏈素、別異白胺酸、N-甲基丙胺酸、N-甲基甘胺酸、N-甲基異白胺酸、N-甲基戊基甘胺酸、N-甲基纈胺酸、萘丙胺酸、正纈胺酸、正白胺酸、鳥胺酸、戊基甘胺酸、2-哌啶甲酸及硫代脯胺酸。術語「胺基酸」亦包括天然存在之胺基酸，其為某些有機物中之代謝物，但不藉由遺傳密碼編碼而併入蛋白質中。該等胺基酸包括(但不限於)鳥胺酸、D-鳥胺酸及D-精胺酸。

如本文中所用之術語「胺基酸類似物」係指與天然存在之胺基酸具有相同基本化學結構之化合物，僅作為實例，其可為結合於氫、羧基、胺基及R基團之α-碳。胺基酸類似物包括以可逆或不可逆方式經化學阻斷、或其C端羧基、其N端胺基及/或其側鏈官能基經化學修飾之天然胺基酸及非天然胺基酸。該等類似物包括(但不限於)甲硫胺酸亞碸、甲硫胺酸碸、S-(羧甲基)-半胱胺酸、S-(羧甲基)-半胱胺酸亞碸、S-(羧甲基)-半胱胺酸碸、天冬胺酸-(β-甲酯)、N-乙基甘胺酸、丙胺酸甲醯胺、高絲胺酸、正白胺酸及甲硫胺酸甲基鋶。

如本文中所用之術語「胺基酸模擬物」係指具有與胺基酸之一般化學結構不同之結構但以與天然存在之胺基酸類似之方式起作用的化合物。

與引入多肽變異體中之修飾之類型或數目無關，術語「生物學活性變異體」係指本發明之雙功能蛋白質中所用的任何多肽變異體，例如作為融合物之構成蛋白質，其具有其野生型(例如天然存在的)蛋白質或多肽對應物之活性，諸如能夠調節血糖、HbAlc、胰島素、三酸甘油酯或膽固醇含量；增強胰臟功能；降低肝臟中之脂質含量；降低體重；及改良葡萄糖耐受性、能量消耗或胰島素敏感性。相對於野生型型式活性程度略有降低之多肽變異體仍可視為生物學活性多肽變異體。本發明之生物學活性多肽變異體之非限制性代表性實例為FGF21變異體，其係自野生型FGF21經修飾而得，且相對於野生型FGF21，具有類似或增強之生物學性質。

術語「有效量」及「治療有效量」各係指用於實現可觀測到之程度的野生型多肽或蛋白質對應物之一或多種生物活性的本發明之雙功能蛋白質之量，該等生物活性諸如有能夠降低血糖、胰島素、三酸甘油酯或膽固醇含量；降低肝臟三酸甘油酯或脂質含量；降低體重；或改良葡萄糖耐受性、能量消耗或胰島素敏感性。舉例而言，投與展現、罹患或傾向於罹患FGF21相關病症或GLP-1相關病症(諸如第1型糖尿病或第2型糖尿病、肥胖症或代謝症候群)之患者的「治療有效量」為可促使改良、改善或以其他方式改良與先前提及之病症有關之病理學症狀、疾病進程、生理狀況或能防止患上先前提及之病症的量。在本發明中，「個體」或「患者」較佳為人類，但亦可為動物，更特定言之，亦可為伴侶動物(例如犬、貓及其類似物)、家畜(例如母牛、綿羊、豬、馬及其類似物)及實驗動物(例如大鼠、小鼠、天竺鼠及其類似物)。

如本文中所用之術語「醫藥學上可接受之載劑」或「生理學上可接受之載劑」係指適用於實現或增強本發明之雙功能蛋白質之傳遞的一或多種調配材料。

術語「抗原」係指能夠由抗體結合且另外能夠在動物中用於產生能夠與該抗原之抗原決定基結合之抗體的分子或分子之一部分。抗原可具有一或多個抗原決定基。

術語「天然Fc」係指包含非抗原結合片段之序列之分子或序列，其係由消化整個抗體而產生或以其他方式製備(呈單體或多聚形式)且可含有絞鏈區。天然Fc之原始免疫球蛋白來源較佳係來源於人類且可為任一種免疫球蛋白，但較佳為IgG1及IgG2。天然Fc分子由單體多肽組成，該等單體多肽可藉由共價(亦即雙硫鍵)及非共價締合形式連接成二聚或多聚形式。視類別(例如IgG、IgA及IgE)或子類(例如IgG1、IgG2、IgG3、IgA1及IgGA2)而定，天然Fc分子之單體次單元之間的分子間雙硫鍵數目在1個至4個範圍內。天然Fc之一個實例為由IgG之木瓜酶消化而產生的雙硫鍵鍵結之二聚體(參見Ellison等人，1982,Nucleic Acids Res.10：4071-9)。如本文中所用，術語「天然Fc」包括單體形式、二聚形式及多聚形式。術語「Fc變異體」係指自天然Fc經修飾而來但仍包含救助受體FcRn(新生兒Fc受體)之結合位點的分子或序列。國際公開案第WO 97/34631號及第WO 96/32478號描述例示性Fc變異體以及與救助受體之相互作用，且據此以引用的方式併入本文中。因此，術語「Fc變異體」可包含自非人類天然Fc經人類化而得之分子或序列。此外，天然Fc包含可被移除之區域，因為該等區域提供並非本發明之蛋白質之融合分子所需要的結構特徵或生物活性。因此，術語「Fc變異體」包含缺乏一或多個天然Fc位點或殘基、或一或多個Fc位點或殘基經修飾之分子或序列，該等Fc位點或殘基影響或涉及：(1)雙硫鍵形成，(2)與所選宿主細胞之不相容性，(3)所選宿主細胞中之表現後的N端異質性，(4)糖基化作用，(5)與補體之相互作用，(6)與除救助受體以外的Fc受體結合，或(7)抗體依賴性細胞毒性(ADCC)。Fc變異體進一步詳細地描述於下文中。

術語「Fc域」涵蓋如上文所定義之天然Fc及Fc變異體及序列。與Fc變異體及天然Fc分子相同，術語「Fc域」包括呈單體或多聚形式之分子(無論是由完整抗體之消化產生還是以其他方式製備)。在本發明之一些實施例中，Fc域可經由例如Fc域與FGF21序列之間的共價鍵與FGF21或FGF21突變體(包括FGF21之截短形式或FGF21突變體)融合。該等融合蛋白質可經由Fc域之締合形成多聚體且該等融合蛋白質及其多聚體均為本發明之態樣。

如本文中所用，術語「融合體」係指類抗體可溶性蛋白質，其包含兩個雜二聚體，各雜二聚體均由胺基酸之一個重鏈及一個輕鏈組成，該一個重鏈及一個輕鏈經例如一或多個雙硫鍵穩定締合在一起。各重鏈或輕鏈均包含抗體恆定區，下文中分別稱為融合體之重鏈恆定區及輕鏈恆定區。重鏈恆定區至少包含抗體之C_H1區域且可進一步包含C_H2及C_H3區域，包括絞鏈區。輕鏈恆定區包含抗體之C_L區域。在融合體中，抗體之可變區由異源可溶性結合域置換。作為非限制性實例，本發明之融合體可包含本發明之雙功能融合蛋白質，其中GLP-1受體促效劑與抗體之重鏈及輕鏈之N端融合且FGF21同時與同一抗體之重鏈及輕鏈之C端融合。

術語「異源」意謂並未發現該等結構域與抗體之恆定區天然相關。特定言之，該等異源結合結構域不具有抗體可變域之典型結構，該典型結構係由4個構架區域(FR1、FR2、FR3及FR4)及在其之間的3個互補決定區(CDR)組成。因此，融合體(fusobody)之每一臂包含第一單鏈多肽(包含共價連接在抗體之C_H1重鏈恆定區之N端部分處的第一結合域)及第二單鏈多肽(包含共價連接在抗體之恆定C_L輕鏈之N端部分處的第二結合域)。共價連接可為直接連接(例如經肽鍵結合)或間接連接(經由連接子，例如肽連接子)。與抗體結構類似，融合體之兩個雜二聚體係例如藉由其絞鏈區處的至少一個雙硫橋鍵共價連接。此項技術中已描述了具有融合體結構之分子之實例，特定言之，包含雜二聚受體之配位體結合域之融合體(參見例如國際專利公開案WO 01/46261及WO 11/076781)。

術語「聚乙二醇」或「PEG」係指聚伸烷二醇化合物或其衍生物，其具有或不具有偶合劑或由偶合部分或活化部分衍生化。

本文中所用之術語「FGF21相關病症」、「GLP-1相關病症」、「腸促胰島素類似物-4相關病症」及類似術語包括肥胖症、第1型糖尿病及第2型糖尿病、胰臟炎、血脂異常、非酒精性脂肪肝病(NAFLD)、非酒精性脂肝炎(NASH)、胰島素抗性、高胰島素血症、葡萄糖不耐、高血糖、代謝症候群、急性心肌梗塞、高血壓、心血管疾病、動脈粥樣硬化、周邊動脈疾病、中風、心臟衰竭、冠心病、腎病、糖尿病性併發症、神經病變、胃輕癱、與胰島素受體之嚴重失活突變有關之病症及其他代謝病症。

本文中所用之術語「與胰島素受體之嚴重失活突變有關之病症」及類似術語描述因胰島素受體(或直接處於其下游之可能蛋白質)突變而受折磨之個體的病狀，該等突變引起嚴重的胰島素抗性但通常(但並非總是)未發現在第2型糖尿病中常見之肥胖症。在許多方面，罹患該等病狀之個體顯示第1型糖尿病及第2型糖尿病之混合症狀。因此患病之個體可按大致增加之嚴重性分為若干個類別，包括：A型胰島素抗性、C型胰島素抗性(AKA HAIR-AN症候群)、羅布森-蒙德豪爾症候群(Rabson-Mendenhall症候群)及最終的矮妖精貌症候群(Donohue's Syndrome)或矮妖症(Leprechaunism)。該等病症與極高的內源胰島素含量有關且極常為高血糖症。因此患病之個體亦呈現多種與「胰島素毒性」有關之臨床特徵，包括雄激素過多症、多囊卵巢症候群(PCOS)、多毛症及皮膚皺褶中之黑棘皮病(過度生長及色素沈著)。

「第2型糖尿病」為特徵如下之病狀：儘管胰島素可用，但葡萄糖仍過量產生，且由於葡萄糖清除率不足，因此循環葡萄糖含量始終過高。

「第1型糖尿病」為特徵在於由完全缺乏胰島素而引起血糖含量高之病狀。此病症在身體免疫系統攻擊胰臟中產生胰島素之β-細胞且對其進行破壞時發生。接著胰臟產生極少胰島素或不產生胰島素。

「葡萄糖不耐」或葡萄糖耐受性異常(IGT)為血糖代謝障礙之前期糖尿病狀態，其與心血管病變風險增加有關。前期糖尿病病狀阻止個體將葡萄糖有效移送至細胞中且將葡萄糖用作有效燃料源，引起血液中之葡萄糖含量升高及產生一定程度的胰島素抗性。

「高血糖」係定義為血液中糖(葡萄糖)過量。

「低血糖症」(亦稱為低血糖)係在血糖含量降得過低從而無法提供保持身體活動所需之足夠能量時發生。

「高胰島素血症」係定義為血液中胰島素含量高於正常含量。

「胰島素抗性」係定義為正常含量的胰島素產生次正常生物反應之狀態。

在人類個體中，「肥胖症」可定義為體重比既定群體之理想體重高出20%以上(R.H.Williams,Textbook of Endocrinology,1974，第904-916頁)。

「糖尿病性併發症」為由高血糖含量引起之其他身體功能(諸如腎、神經(神經病變)、腳(腳部潰瘍及血液循環不良(poor circulation)及眼腈(例如視網膜病))之問題。糖尿病亦增加心臟病以及骨骼及關節病症之風險。糖尿病之其他長期併發症包括皮膚問題、消化問題、性功能障礙以及牙齒及齒齦問題。

「代謝症候群」可定義為以下病徵中至少三種之組合：腹部脂肪--(大部分男性中)腰圍為40吋或大於40吋；高血糖--空腹後至少110毫克/分升(mg/dl)；高三酸甘油酯--血流中至少150 mg/dL；低HDL--低於40 mg/dl；及血壓為130/85 mmHg或更高。

「胰臟炎」為胰臟之炎症。

「血脂異常」為脂蛋白代謝病症，包括脂蛋白過度產生或不足。血脂異常可表現為：血液中總膽固醇、低密度脂蛋白(LDL)膽固醇及三酸甘油酯濃度升高及高密度脂蛋白(HDL)膽固醇濃度降低。

「非酒精性脂肪肝疾病(NAFLD)」為與酒精消耗無關之肝臟疾病，其特徵在於肝細胞之脂肪變化。

「非酒精性脂肝炎(NASH)」為與酒精消耗無關之肝臟疾病，其特徵在於肝細胞之脂肪變化，其伴有小葉內炎症及纖維化。

「高血壓」為全身動脈血壓短暫或持續升高至可能誘發心血管損害或其他不良後果之程度。高血壓已任意地定義為收縮壓高於140 mmHg或舒張壓高於90 mmHg。

「心血管疾病」為與心臟或血管有關之疾病。

「急性心肌梗塞」在一部分心臟供血中斷時發生。若在足夠長的時間內不接受治療，則所引起之局部缺血及氧不足會造成心臟肌肉組織(心肌)損傷或死亡(梗塞)。

「周邊動脈疾病」係在斑塊在向頭部、器官及肢體輸送血液之動脈中積聚時發生。隨時間推移，斑塊會使動脈硬化及變窄，從而限制富含氧之血液流向器官及身體之其他部分。

「動脈粥樣硬化」為特徵如下之血管疾病：在大型及中型動脈內膜中有不規則分佈之脂質沈積物，從而引起動脈內腔狹窄且最終發生纖維化及鈣化。病灶通常較集中且進展緩慢及呈間歇性。血流受限引起大部分臨床症狀，其隨病灶分佈及嚴重性而變化。

「中風」為任何與腦循環受損有關之急性臨床事件，其持續時間超過24小時。中風涉及不可逆腦損傷，症狀之類型及嚴重性視循環受損之腦組織之位置及程度而定。

「心臟衰竭」(亦稱為充血性心臟衰竭)為心臟無法再將足夠血液泵送至身體其餘部分之病狀。

「冠心病」(亦稱為冠狀動脈病)為向心臟供應血液及氧之小血管變窄。

「腎病」或腎病變為任何腎臟疾病。糖尿病性腎病為第1型糖尿病或第2型糖尿病人群之發病及死亡之主要起因。

「神經病變」為任何與腦神經或周邊神經系統或自主神經系統有關之疾病。

「胃輕癱」為胃蠕動虛弱，其引起腸部排空延遲。

本發明所涵蓋之重症患者通常經歷不穩定的代謝過盛狀態。此不穩定的代謝狀態係由基質代謝變化(其會引起一些營養物相對不足)引起。通常，脂肪及肌肉之氧化增加。

此外，重症患者較佳為經歷全身發炎性反應症候群或呼吸窘迫之患者。發病率降低意謂降低重症患者將患上其他疾病、病狀或症狀之可能性或降低其他疾病、病狀或症狀之嚴重性。舉例而言，降低發病率可對應於與多器官衰竭有關之菌血症或敗血症或併發症之發病率降低。

如本文中所用，除非內容另有明確指示，否則單數形式「一」及「該」包括複數涵義。因此，舉例而言，對「一(種)抗體」之提及包括兩種或兩種以上該等抗體之混合物。

如本文中所用，術語「約」係指某一值之+/- 20%，更佳為其+/- 10%或更佳為其+/- 5%。

術語「多肽」及「蛋白質」可互換使用且係指任何長度之胺基酸之聚合形式，其可包括經編碼及未經編碼之胺基酸、天然存在及非天然存在之胺基酸、化學或生物化學修飾或衍生化之胺基酸及具有經修飾之肽主鏈之多肽。該術語包括融合蛋白質，包括(但不限於)具有異源胺基酸序列之融合蛋白質、具有異源及同源前導序列之融合物(具有或不具有N端甲硫胺酸殘基)；免疫標籤蛋白質；及其類似物。

術語「個體(individual/subject)」、「宿主」及「患者」可互換使用且係指任何需要診斷、治療或療法之個體，尤其為人類。其他個體可包括牛、犬、貓、天竺鼠、兔、大鼠、小鼠、馬及其類似物。在一些較佳實施例中，該個體為人類。

如本文中所用，術語「樣品」係指來自患者之生物物質。本發明所分析之樣品不限於任何特定類型。作為非限制性實例，樣品包括單細胞、多細胞、組織、腫瘤、生物流體、生物分子或前述各物中任一者之上清液或提取物。實例包括經移取以用於活組織檢驗之組織、在切除術期間移除之組織、血液、尿、淋巴組織、淋巴液、腦脊髓液、黏液及糞便樣品。所用樣品將視分析法格式、偵測方法及待分析之腫瘤、組織、細胞或提取物之性質而不同。用於製備樣品之方法已在此項技術中熟知且可容易地修改以獲得與所用方法相容之樣品。

如本文中所用，術語「生物分子」包括(但不限於)多肽、核酸及醣。

如本文中所用，術語「調節」係指基因、蛋白質、或細胞內部、外部或表面上之任何分子的品質或數量之變化。該變化可為分子之表現或含量的增加或降低。術語「調節」亦包括改變生物功能/活性之品質或數量，該生物功能/活性包括(但不限於)降低血糖、胰島素、三酸甘油酯或膽固醇含量之能力；降低肝臟脂質或肝臟三酸甘油酯含量之能力；降低體重之能力；及改良葡萄糖耐受性、能量消耗或胰島素敏感性之能力。

如本文中所用，術語「調節劑」係指調節與FGF21相關病症(諸如第1型糖尿病或第2型糖尿病或代謝性病狀，例如肥胖症)有關之一或多種生理學或生物化學事件的組合物。該等事件包括(但不限於)降低血糖、胰島素、三酸甘油酯或膽固醇含量之能力；降低肝臟脂質或肝臟三酸甘油酯含量之能力；降低體重之能力；及改良葡萄糖耐受性、能量消耗或胰島素敏感性之能力。

「基因產物」為由基因表現或產生之生物聚合產物。基因產物可例如為未剪接之RNA、mRNA、剪接變異型mRNA、多肽、經轉譯後修飾之多肽、剪接變異型多肽等。此術語亦涵蓋使用RNA基因產物作為模板(亦即RNA之cDNA)來產生之生物聚合產物。可以酶促方式、重組性方式、化學方式或在基因原生細胞內產生基因產物。在一些實施例中，若基因產物為蛋白質性基因產物，則其展現生物活性。在一些實施例中，若基因產物為核酸，則其可轉譯為展現生物活性之蛋白質性基因產物。

如本文中所用，「FGF21活性之調節」、「GLP-1活性之調節」及「腸促胰島素類似物-4活性之調節」分別係指FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4活性之增加或降低，其可由例如試劑與FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4聚核苷酸或多肽之相互作用引起或由抑制FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4轉錄及/或轉譯作用(例如經由與FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4基因或FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物轉錄物之反義或siRNA相互作用，經由調節促進FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4表現之轉錄因子)及其類似因素引起。舉例而言，生物活性之調節係指生物活性之增加或降低降低。FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4活性可藉由包括(但不限於)以下之方法來評估：分析個體之血糖、胰島素、三酸甘油酯或膽固醇含量、評估FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4多肽含量或評估FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4轉錄作用程度。

亦可藉由例如量測FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4下游生物標記之含量及量測FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4信號傳導之增量來實現FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4活性之比較。FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4活性亦可藉由量測以下項來評估：細胞信號傳導；激酶活性；脂肪細胞之葡萄糖攝取；血液胰島素、三酸甘油酯或膽固醇含量波動；肝臟脂質或肝臟三酸甘油酯含量變化；FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4與受體之間的相互作用；或FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4受體之磷酸化。在一些實施例中，FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4受體之磷酸化可為酪胺酸磷酸化。在一些實施例中，調節FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4活性可引起FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4相關表型之調節。

如本文中所用，「FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4下游生物標記」為基因或基因產物，或基因或基因產物之可量測標誌。在一些實施例中，作為FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4之下游標記之基因或活性展現表現量變化或在維管組織中之含量變化。在一些實施例中，下游標記之活性在FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4調節劑存在下改變。在一些實施例中，當FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4受到本發明之雙功能蛋白質干擾時，下游標記展現表現量變化。舉例而言，FGF21下游標記包括(但不限於)葡萄糖或2-去氧-葡萄糖攝取量、pERK及其他磷酸化或乙醯化蛋白或NAD含量。

如本文中所用，術語「上調」係指活性或數量之增加、活化或刺激。舉例而言，FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4調節劑(諸如本發明之雙功能蛋白質)可增加 FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4受體之活性或促進其效能。在一個實施例中，可回應於本發明之雙功能蛋白質而上調FGFR-1c、FGFR-2c或FGFR-3c中之一或多者。上調亦可係指FGF21、GLP-1、腸促胰島素類似物-4相關活性，例如降低血糖、胰島素、三酸甘油酯或膽固醇含量之能力；降低肝臟脂質或三酸甘油酯含量之能力；降低體重之能力；改良葡萄糖耐受性、能量消耗或胰島素敏感性之能力；或引起FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4受體之磷酸化之能力；或增加FGF21、GLP-1或腸促胰島素類似物-4下游標記之能力。舉例而言，FGFR21受體可為FGFR-1c、FGFR-2c或FGFR-3c中之一或多者。與對照組相比，上調可在25%至500%範圍內。

如本文中所用，術語「N端」係指蛋白質之至少前20個胺基酸。

如本文中所用，術語「N端結構域」及「N端區域」可互換使用且係指在蛋白質之第一個胺基酸處開始且在蛋白質之N端半部之任一胺基酸處結束的蛋白質片段。舉例而言，FGF21之N端結構域為自SEQ ID NO：1之胺基酸1至SEQ ID NO：1之約胺基酸10與胺基酸105之間的任一胺基酸。

如本文中所用，術語「C端」係指蛋白質之至少最後20個胺基酸。

如本文中所用，術語「C端結構域」及「C端區域」可互換使用且係指在蛋白質之C端半部之任一胺基酸處開始且在蛋白質之最後一個胺基酸處結束的蛋白質片段。舉例而言，FGF21之C端結構域在SEQ ID NO：1之胺基酸105至約胺基酸200的任一胺基酸處開始且在SEQ ID NO：1之胺基酸209處結束。

如本文中所用之術語「結構域」係指生物分子中有助於生物分子之已知或待檢功能之結構部分。結構域可與其區域或部分共同擴展且除整個某一特定區域或部分該區域外，其亦可合併有生物分子中與該區域不同之部分。

如本文中所用，術語「信號結構域」(亦稱為「信號序列」或「信號肽」)係指存在於前驅體蛋白質(通常為細胞膜結合蛋白質或分泌型蛋白質)之N端區域處的一段連續的胺基酸序列中的肽結構域且其與轉譯後蛋白質轉運有關。在許多情況下，在完成分類過程後，藉由專門的信號肽酶自全長蛋白質移除信號結構域。各信號結構域指定細胞中前驅體蛋白質之特定目標。FGF21之信號結構域為SEQ ID NO：1之胺基酸1至28。

如本文中所用，術語「受體結合域」係指蛋白質中任何與細胞膜結合受體蛋白接觸從而引起細胞反應(諸如信號傳導事件)之部分或區域。

如本文中所用，術語「配位體結合域」係指本發明之雙功能蛋白質中任何保留相應原生序列之至少一種定性結合活性之部分或區域。

術語「區域」係指生物分子之一級結構之實體上相鄰的部分。在蛋白質情況下，區域係由該蛋白質之胺基酸序列之相鄰部分界定。在一些實施例中，「區域」與生物分子之功能有關。

如本文中所用之術語「片段」係指生物分子之一級結構之實體上相鄰的部分。在蛋白質情況下，一部分係由該蛋白質之胺基酸序列之相鄰部分界定且係指至少3至5個胺基酸、至少8至10個胺基酸、至少11至15個胺基酸、至少17至24個胺基酸、至少25至30個胺基酸、及至少30至45個胺基酸。在寡核苷酸情況下，一部分係由該寡核苷酸之核酸序列之相鄰部分界定且係指至少9至15個核苷酸、至少18至30個核苷酸、至少33至45個核苷酸、至少48至72個核苷酸、至少75至90個核苷酸、及至少90至130個核苷酸。在一些實施例中，生物分子之部分具有生物活性。在本發明情形中，FGF21多肽片段不包含如SEQ ID NO：1所示之整個FGF21多肽序列。

「原生序列」多肽為與來源於自然界之多肽具有相同胺基酸序列之多肽。該等原生序列多肽可自自然界分離而得或可藉由重組型或合成方法產生。因此，原生序列多肽可具有天然存在之人類多肽、鼠類多肽或來自於任何其他哺乳動物物種之多肽的胺基酸序列。

如本文中所用，片語「同源核苷酸序列」或「同源胺基酸序列」或其變異體係指特徵在於在核苷酸層面或胺基酸層面上具有至少指定百分比之同源性的序列且可與「序列一致性」互換使用。同源核苷酸序列包括編碼蛋白質之同功異型物之序列。作為例如RNA之替代性剪接之結果，該等同功異型物可於同一有機物之不同組織中表現。或者，同功異型物可由不同基因編碼。同源核苷酸序列包括編碼除人類以外的物種(包括(但不限於)哺乳動物)之蛋白質的核苷酸序列。同源核苷酸序列亦包括(但不限於)天然存在之對偶基因變異及本文中闡述之核苷酸序列之突變。同源胺基酸序列包括含有保守性胺基酸取代且其中多肽具有相同結合及/或活性之胺基酸序列。在一些實施例中，若核苷酸或胺基酸序列與比較序列具有至少60%或60%以上直至99%的一致性，則其為同源核苷酸或胺基酸序列。在一些實施例中，若核苷酸或胺基酸序列與比較序列共有一或多個直至60個核苷酸/胺基酸取代、添加或缺失，則其為同源核苷酸或胺基酸序列。在一些實施例中，同源胺基酸序列具有不超過5個或不超過3個保守性胺基酸取代。

可藉由例如Gap程式(Wisconsin Sequence Analysis Package，第8版(UNIX),Genetics Computer Group,University Research Park,Madison WI)使用預設設定(其使用Smith及Waterman之演算法(Adv.Appl.Math.,1981,2,482-489))來測定同源性或一致性百分比。在一些實施例中，探針與目標之間的同源性介於約75%至約85%之間。在一些實施例中，核酸中之核苷酸與SEQ ID NO：2或其部分具有至少約95%、約97%、約98%、約99%及約100%同源性。

同源性亦可為多肽層面上之同源性。在一些實施例中，本發明之雙功能蛋白質之構成性多肽可與其全長野生型對應物或相應原生序列或其部分具有至少95%同源性。本發明之雙功能蛋白質或其部分與不同胺基酸序列之一致性程度或一致性百分比係計算為兩序列之對準中之精確匹配數目除以「本發明序列」或「外來序列」中最短者之長度。結果可表示為一致性百分比。

如本文中所用，術語「混合」係指將一或多種化合物、細胞、分子及其類似物在同一區域中組合在一起的過程。此過程可例如在試管、皮氏培養皿(petri dish)或允許混合一或多種化合物、細胞或分子之任何容器中進行。

如本文中所用，術語「實質上經純化」係指某一化合物(例如聚核苷酸或多肽或抗體)已自其天然環境脫離且不含至少60%、至少75%及至少90%的與其天然締合之其他組分。

術語「醫藥學上可接受之載劑」係指用於投與治療劑(諸如抗體或多肽、基因及其他治療劑)之載劑。該術語係指本身不會誘導對接受組合物之個體有害之抗體產生且可被投與而無不當毒性的任何醫藥載劑。合適載劑可為大型緩慢代謝的巨分子，諸如蛋白質、多醣、聚乳酸、聚乙醇酸、聚合胺基酸、胺基酸共聚物、脂質聚集體及非活性病毒粒子。該等載劑已為一般熟習此項技術者所熟知。治療性組合物中之醫藥學上可接受之載劑可包括液體，諸如水、鹽水、甘油及乙醇。該等媒劑中亦可存在輔助物質，諸如濕潤劑或乳化劑、pH值緩衝物質及其類似物。

天然存在之雙硫鍵(如由半胱胺酸殘基提供)通常增加蛋白質之熱力學穩定性。熱力學穩定性增加之成功實例(如由熔融溫度增加所衡量)為T4溶菌酶(Matsumura等人，PNAS 86：6562-6566(1989))及芽孢桿菌RNA酶(barnase)(Johnson等人，J.Mol.Biol.268：198-208(1997))之多種雙硫鍵鍵結之突變體。本發明之一個態樣為增強在防腐劑存在下FGF21之物理穩定性，此係藉由在變異體內存在雙硫鍵來實現，該等雙硫鍵限制野生型FGF21之可變性且藉此限制防腐劑接近蛋白質之疏水性核心。

本發明之雙功能蛋白質相較於野生型蛋白質比較物及其組合的改良之處

此項技術中已熟知蛋白質藥物研發過程中之重大挑戰為處理蛋白質之物理及化學不穩定性。此在蛋白質醫藥調配物意欲作為需要穩定、濃縮及保藏溶液同時保持良好生物活性概況之多用途、可注射調配物時更加明顯。在文獻中對野生型FGF21之生物物理學表徵表明濃縮蛋白質溶液(>5 mg/ml)在暴露於應力條件(諸如高溫或低pH值)時引起締合及聚集作用增強(亦即弱物理穩定性及生物醫藥性質)。FGF21之濃縮蛋白質溶液暴露於醫藥防腐劑(例如間甲酚)亦對物理穩定性具有不良影響。

因此，本發明之一個實施例為在生理學及保藏調配物條件下增強濃縮溶液之物理穩定性，同時保持化學穩定性及生物學效能。可認為締合及聚集作用可由疏水性相互作用引起，因為在既定蛋白質濃度下，溫度及離子強度對物理穩定性具有顯著影響。在多數情況下，以非保守性、假設的表面曝露之胺基酸殘基為目標。分析該等殘基之局部環境且選擇認為在結構上不重要的殘基來進行突變誘發。一種引起特定變化之方法為藉由引入麩胺酸殘基來進一步降低蛋白質之pI(「麩胺酸掃描」)。假設引入帶電取代物將經由電荷-電荷排斥來抑制疏水性介導之聚集且可能改良防腐劑相容性。此外，熟習此項技術者亦將認識到在充分的突變誘發程度下，可藉由引入正電荷(伴有或不伴有負電荷減少)使pI轉變至鹼性PH值範圍，從而實現電荷-電荷排斥。

與野生型FGF21作為生物治療劑之治療性應用有關之另一個難點為例如其活體內半衰期極短(在小鼠及靈長類動物中分別為約0.5小時及2小時)。因此需要研發更有效的追蹤化合物，其具有更高效能或更長半衰期。類似地，已使用多種機制增強GLP-1之血清半衰期(由於內源蛋白酶，尤其二肽基肽酶-4(DPP4)之快速裂解，GLP-1之血清半衰期僅為1至2分鐘)，如經由使用對DPP4之裂解具有抗性之腸促胰島素類似物-4或其他類似物以及進行進一步修飾及調配以延長半衰期或減緩化合物釋放。

研發本發明之蛋白質(例如本發明之雙重FGF21受體促效劑及GLP-1受體促效劑蛋白質)作為在較高效能下及以半衰期延長之調配物形式獲得所需FGF21及GLP-1治療作用之方法。文獻中已描述共同投與GLP-1及FGF21，例如專利公開案WO 2010/068735及WO 2009/020802，其中資料表明共同投與GLP-1及FGF21治療肥胖症及第2型糖尿病之累加效應或協同效應。然而，兩種受體促效劑共同位於單一分子中(例如以本發明之蛋白質形式)與作為獨立實體簡易共同投與相比可使GLP-1及FGF21更好地接近組織或細胞且提供增加之效益。

因為FGF21及GLP-1(或腸促胰島素類似物-4)經不同機制起作用，因此預期當例如以本發明之雙功能蛋白質形式同時投與時，其將具有累加效應或協同效應。GLP-1及腸促胰島素類似物-4主要起到回應於食物攝取而增加胰島素分泌之作用，而FGF21可使身體敏感從而更好地對胰島素起反應，由此可提供有利於第1型糖尿病及第2型糖尿病之血糖含量管理。β細胞保護效應與改良之β細胞功能及胰島素敏感性之組合甚至具有提供有利於第1型糖尿病之益處的潛能。

另一實例為體重減輕：預期由GLP-1或腸促胰島素類似物-4引起之飽食信號及緩慢胃排空可降低食慾，而FGF21可增加脂肪及其他組織中之代謝從而可增加脂肪損耗。在組合給藥下，該兩種作用可引起累加或甚至協同體重減輕。代謝活性組織中FGF21及GLP-1之受體之表現表明向該等組織同時傳遞FGF21受體促效劑及GLP-1受體促效劑可有利於治療代謝疾病。GLP-1及腸促胰島素類似物-4之心肌保護作用與由FGF21引起之脂質概況改良之組合亦可產生有利於與肥胖症、第2型糖尿病及第1型糖尿病有關之心血管疾病的累加效應。

儘管本發明之實施例係關於在生理學及保藏醫藥調配條件下之物理及化學穩定性，但保持本發明之雙功能蛋白質之生物學效能(例如與野生型FGF21相比)亦為應考慮之重要因素。因此，如本文在實例中所示，本發明之蛋白質之生物學效能係由蛋白質影響葡萄糖攝取之能力及/或血糖含量之降低程度來確定。

根據本發明投與之本發明之蛋白質、多肽及/或肽可藉由此項技術中已知之任何方法來產生及/或分離。用於產生變異體之最佳方法為重組型DNA方法且其為熟習此項技術者所熟知。該等方法描述於Current Protocols in Molecular Biology(John Wiley & Sons,Inc.)中，後者以引用的方式併入本文中。

此外，較佳實施例包括來源於本文中所描述之變異體的生物學活性肽。該種肽將含有所述取代中之至少一者且變異體將具有生物活性。肽可藉由熟習此項技術者已知之任何及所有方法來產生，該等方法之實例包括(但不限於)酶促消化、化學合成或重組型DNA方法。

在此項技術中已確定某些纖維母細胞生長因子之肽的片段具有生物學活性。參見例如Baird等人，Proc.Natl.Acad.Sci(USA)85：2324-2328(1988)，及J.Cell.Phys.Suppl.5：101-106(1987)。因此，變異體之片段或肽之選擇係基於此項技術中已知之準則進行。舉例而言，已知二肽基肽酶IV(DPP-IV或DPP-4)為絲胺酸型蛋白酶，其與神經肽、內分泌肽及細胞激素之去活化有關(Damme等人，Chem.Immunol.72：42-56,(1999))。FGF21之N端(HisProIlePro)含有兩個二肽，其可能為DPP-IV之受質，從而產生在N端截短4個胺基酸之FGF21之片段。意外的是，已證實野生型FGF21之此片段保留生物活性，因此，在N端截短至多4個胺基酸之本發明之蛋白質為本發明之一個實施例。

本發明亦涵蓋編碼上述變異體之聚核苷酸，其可呈RNA形式或呈DNA形式，該DNA包括cDNA、基因組DNA及合成型DNA。DNA可為雙股DNA或單股DNA。編碼本發明之蛋白質之編碼序列會因遺傳密碼之冗餘性或簡併性而有所不同。

編碼本發明之蛋白質之聚核苷酸可包括以下項：僅變異體之編碼序列；變異體之編碼序列及其他編碼序列，諸如功能性多肽，或前導序列或分泌性序列或前蛋白質序列；變異體之編碼序列及非編碼序列，諸如變異體之編碼序列之內含子或非編碼序列5'及/或3'。因此術語「編碼變異體之聚核苷酸」不僅涵蓋可包括變異體之編碼序列之聚核苷酸，而且涵蓋包括其他編碼及/或非編碼序列之聚核苷酸。

此外，本發明係關於所描述之聚核苷酸之變異體，該等聚核苷酸編碼含有所指取代之多肽之片段、類似物及衍生物。聚核苷酸之變異體可為如上文所描述的天然存在之人類FGF21序列之對偶基因變異體、非天然存在之變異體或截短型變異體。因此，本發明亦包括編碼上述變異體之聚核苷酸以及該等聚核苷酸之變異體，該等變異體編碼所揭示變異體之片段、衍生物或類似物。該等核苷酸變異體包括缺失型變異體、取代型變異體、截短型變異體及添加型或插入型變異體，只要存在第一實施例或第二實施例中所示胺基酸取代中之至少一者即可。

在各序列與表現控制序列可操作地連接(亦即經定位以確保表現控制序列起作用)後，本發明之聚核苷酸將表現於宿主中。該等表現載體通常在宿主有機物中可複製為游離基因體或宿主染色體DNA之一個組成部分。通常，表現載體將含有選擇標記(例如四環素、新黴素(neomycin)及二氫葉酸還原酶)以尤許偵測經所需DNA序列轉型之細胞。FGF21變異體可在合適啟動子控制下表現於哺乳動物細胞、昆蟲細胞、酵母細胞、細菌細胞或其他細胞中。亦可使用不含細胞之轉譯系統以使用來源於本發明之DNA構築體之RNA來產生該等蛋白質。

大腸桿菌為尤其適用於選殖本發明之聚核苷酸之原核宿主。其他適用的微生物宿主包括枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilus)、鼠傷寒沙門桿菌(Salmonella typhimurium)及沙雷氏菌屬(Serratia)、假單胞菌屬(Pseudomonas)、鏈球菌屬(Streptococcus)及葡萄球菌屬(Staphylococcus)中之各種物種，但亦可使用其他微生物宿主作為所選物質。在該等原核宿主中，一種原核宿主亦可產生表現載體，其將通常含有與宿主細胞相容之表現控制序列(例如複製起點)。此外，可存在多種熟知啟動子中之任一種，諸如乳糖啟動子系統、色胺酸(Trp)啟動子系統、β-內醯胺酶啟動子系統、或來自噬菌體λ或T7之啟動子系統。啟動子將通常視情況藉由操作序列來控制表現，且具有核糖體結合位點序列及其類似物，以用於起始及完成轉錄及轉譯。

熟習蛋白質表現技術者將認識到可在成熟序列(SEQ ID NO：3)之N端引入甲硫胺酸或甲硫胺酸-精胺酸序列以便表現於大腸桿菌中且涵蓋於本發明之情形中。因此，除非另有說明，否則於大腸桿菌中表現之本發明之蛋白質具有在N端引入之甲硫胺酸序列。

其他微生物(諸如酵母或真菌)亦可用於表現。甲醇酵母(Pichia pastoris)、釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)及安格斯畢赤酵母(Pichia angusta)為較佳酵母宿主之實例，且合適載體視需要具有表現控制序列(諸如啟動子，包括3-磷酸甘油酸激酶或其他醣解酵素)及複製起點、終止序列及其類似者。黑麯黴(Aspergillus niger)、里氏木黴(Trichoderma reesei)及裂褶菌(Schizophyllum commune)為真菌宿主之實例，但亦可使用其他真菌宿主作為所選物質。

哺乳動物組織細胞培養物亦可用於表現及產生本發明之多肽。實際較佳為真核細胞，因為在此項技術中已研發出多種能夠分泌完整變異體之合適宿主細胞株，且其包括CHO細胞株、多種COS細胞株、NSO細胞、敍利亞倉鼠卵巢細胞株(Syrian Hamster Ovary cell lines)、海拉細胞(HeLa cells)或人類胎腎細胞株(亦即HEK293、HEK293EBNA)。

該等細胞之表現載體可包括表現控制序列，諸如複製起點、啟動子、強化子及必需加工資訊位點，諸如核糖體結合位點、RNA剪接位點、聚腺苷酸化位點及轉錄終止子序列。較佳表現控制序列為來源於SV40、腺病毒、牛乳頭狀瘤病毒、細胞巨大病毒、勞氏肉瘤病毒(Raus sarcoma virus)及其類似物之啟動子。較佳聚腺苷酸化位點包括來源於SV40及牛生長激素之序列。

可藉由熟知方法將含有相關聚核苷酸序列(例如本發明之蛋白質及表現控制序列)之載體轉移於宿主細胞中，此視細胞宿主類型而有所不同。舉例而言，氯化鈣轉染通常用於原核細胞，而磷酸鈣處理或電穿孔可用於其他細胞宿主。

可使用多種蛋白質純化方法且該等方法在此項技術中為已知的且描述於例如Deutscher,Methods in Enzymology 182：83-9(1990)及Scopes,Protein Purification：Principles and Practice,Springer-Verlag,NY(1982)中。所選純化步驟將視例如用於本發明之蛋白質的製備過程之性質而定。

本發明之蛋白質、多肽及/或肽(例如本發明之雙重活性融合蛋白質)應考慮到患者之臨床狀況、蛋白質組合物之傳遞位點、投藥方法、給藥時程及醫師已知之其他因素，以與良好的醫療實踐一致之方式加以調配及給藥。因此根據該等考慮因素確定用於本文中之目的的本發明之蛋白質之「治療有效量」。

本發明之蛋白質之醫藥組合物可藉由能實現一般所欲目的之任何方式投與，該等目的包括：治療第1型糖尿病及第2型糖尿病、肥胖症、代謝症候群或重症患者。非限制性的可許可投藥方式包括例如藉由吸入或栓劑投藥、或投與黏膜組織，諸如藉由陰道灌洗投藥、經直腸投藥、經尿道投藥、經頰及經舌下組織投藥、經口投藥、經鼻投藥、局部投藥、鼻內投藥、腹膜內投藥、非經腸投藥、靜脈內投藥、肌肉內投藥、胸骨內投藥、藉由關節內注射投藥、淋巴內投藥、間質投藥、動脈內投藥、皮下投藥、滑膜內投藥、經上皮投藥及經皮投藥。在一些實施例中，經灌洗、經口或動脈內投與醫藥組合物。其他合適的引入方法亦可包括可再充填或生物可降解的裝置及緩慢或持續釋放聚合裝置。本發明之醫藥組合物亦可作為組合療法之部分與其他已知代謝劑一起投與。

投藥劑量將視接受者之年齡、健康狀況及體重、並行治療種類(若存在時)、治療頻率及所需效果之性質而定。屬於本發明範疇內之組合物包括其中FGF21變異體之存在量可有效實現治療第1型糖尿病或第2型糖尿病、肥胖症或代謝症候群之所需醫療效果的所有組合物。儘管個體需要可能視患者而不同，但確定所有組分之有效量之最佳範圍屬於一般熟練臨床醫師之能力範圍內。

可根據用於製備醫藥學上適用之組合物的已知方法調配本發明之蛋白質。所需調配物將為穩定凍乾製品，其可用合適稀釋劑或高純度水溶液及視情況選用之醫藥學上可接受之載劑、防腐劑、賦形劑或穩定劑復原[Remington's Pharmaceutical Sciences第16版(1980)]。本發明之蛋白質可與醫藥學上可接受之緩衝液組合，且可調節pH值以提供可接受之穩定性及可為投藥所接受之pH值。

對於非經腸投藥，在一個實施例中，本發明之蛋白質係通常藉由在所需純度下以單位劑量可注射形式(溶液、懸浮液或乳液)混合一或多種本發明之雙功能蛋白質與醫藥學上可接受之載劑(亦即在所用劑量及濃度下對接受者無毒性且與調配物之其他成分相容之載劑)來調配。較佳可添加一或多種醫藥學上可接受之抗微生物劑。苯酚、間甲酚及苯甲醇為較佳的醫藥學上可接受之抗微生物劑。

可視情況添加一或多種醫藥學上可接受之鹽以調節離子強度或滲性。可添加一或多種賦形劑以進一步調節調配物之等滲性。甘油、氯化鈉及甘露醇為等滲性調節賦形劑之實例。

熟習此項技術者可容易地最佳化包含本發明之蛋白質之治療性組合物的醫藥學有效劑量及投藥方案，如根據良好的醫療實踐及個體患者之臨床狀況確定。對於成年人，本發明之蛋白質之典型劑量範圍將在每天約0.01 mg至每天約1000 mg範圍內(或每週約0.05 mg至每週約5000 mg(每週投與一次))。劑量範圍較佳為每天約0.1毫克至每天約100毫克(或每週約0.5毫克至每週約500毫克(每週投與一次))，更佳為約1.0毫克/天至約10毫克/天(或每週約5毫克至每週約50毫克(每週投與一次))。劑量最佳為約1至5毫克/天(或每週約5毫克至每週約25毫克(每週投與一次))。FGF21變異體之合適的投與劑量將藉由更快及更有效的葡萄糖利用作用引起血糖含量降低及能量消耗增加，且因此適用於治療第1型糖尿病及第2型糖尿病、肥胖症及代謝症候群。

此外，因為高血糖及胰島素抗性在給予營養支持之重症患者中較常見，一些ICU投與胰島素以治療進食後重症患者中之過高性高血糖。事實上，新近研究證明使用外源胰島素來保持血糖含量不高於110毫克/分升可降低外科重病監護室(surgical intensive care unit)之重症患者的發病率及死亡率，而與其是否具有糖尿病史無關(Van den Bergheet al.N Engl J Med.,345(19)：1359,(2001))。因此，本發明之蛋白質特別適用於幫助恢復代謝不穩定的重症患者之代謝穩定性。本發明之蛋白質(諸如含有FGF21之變異體之蛋白質)的獨特之處在於其刺激葡萄糖攝取及增強胰島素敏感性但不誘發低血糖。

在本發明之另一態樣中，涵蓋用作藥劑之本發明之蛋白質，該藥劑係用於治療肥胖症、第1型糖尿病及第2型糖尿病、胰臟炎、血脂異常、非酒精性脂肪肝病(NAFLD)、非酒精性脂肝炎(NASH)、胰島素抗性、高胰島素血症、葡萄糖不耐、高血糖、代謝症候群、急性心肌梗塞、與胰島素受體之嚴重失活突變有關之病狀及其他代謝病症。

現已詳細描述了本發明，藉由參考以下實例將更清楚地理解本發明，包括以下實例僅用於說明目的且不意欲限制本發明。

除非另有說明，否則本發明之實踐將使用屬於此項技術技能範圍內的化學、生物化學、分子生物學、免疫學及藥理學之習知方法。該等技術已在文獻中全面說明。參見例如Remington,Pharmaceutical Sciences，第18版(Easton,Pennsylvania：Mack Publishing Company,1990)；Methods In Enzymology(S.Colowick及N.Kaplan編，Academic Press,Inc.)；及Handbook of Experimental Immunology，第I-IV卷(D.M.Weir及C.C.Blackwell編，1986,Blackwell Scientific Publications)；及Sambrook等人，Molecular Cloning：A Laboratory Manual(第2版，1989)。

位點特異性FGF21突變體

在一些實施例中，本發明之融合蛋白質包括其他GLP-1或腸促胰島素類似物-4、GLP-1/升糖素混合肽、具有非天然胺基酸之GLP-1類似物之突變體(用於傳遞DPP-4抗性、用於聚乙二醇化作用或用於其他目的)。

在一些實施例中，本發明之蛋白質包含FGF21促效劑，該等FGF21促效劑具有以下對野生型FGF21之其他修飾中之一或多者：(i)其他二硫鍵、非天然胺基酸或旨在以下之修飾：促進二聚，諸如在R154C處形成二硫鍵，或在另一位點處引入半胱胺酸，或經融合Fc域進行二聚，或經交聯劑(諸如雙官能PEG)形成二聚體；(ii)FGF21之片段；(iii)經選擇而具有FGF21活性(結合於β-可囉索及結合且活化FGFR)之蛋白質；及(iv)FGF21模擬抗體(多種形式，諸如Fab、單抗(unibody)、svFc等)。

在一些實施例中，本發明之雙重活性蛋白質包含以下連接子中之一或多者：簡單醯胺鍵、短肽(尤其Ser/Gly重複)、其他來自FGF21轉譯序列之殘基或大型連接子直至整個蛋白質(諸如Fc域、HSA結合螺旋束、HSA等)。該兩個部分亦可藉由其他化學方法連接，諸如經非天然胺基酸或標準化學連接子(順丁烯二醯亞胺-Cys、NHS-Lys、扣夾(click)等)連接。用於FGF21模擬抗體方法之「連接子」可包括已列舉之連接子以及插入迴路之插入物(其隨後裂解以釋放GLP-1之N端)。

在一些實施例中，本發明之融合蛋白質包含一個、兩個或兩個以上特異性位點處的聚乙二醇化作用。在較佳實施例中，聚乙二醇化作用在FGF21分子或連接子內發生。在一些實施例中，聚乙二醇化作用不在FGF21之N端之約10胺基酸內發生，較佳不在FGF21中起始端的約10個胺基酸內發生。聚乙二醇化作用連接化學物質可包括NHS-Lys、順丁烯二醯亞胺-Cys、非天然胺基酸(醛、扣夾(click)、Pcl等)且可與合適蛋白質變異體組合以控制反應之化學計量。

本發明之融合蛋白質之PEG基團可具有任何尺寸(例如12、3.4、5、10、20、24、29、30、40 kDa)且可為直鏈、分支鏈或梳狀結構，對於全部聚乙二醇化作用，其較佳大於或等於40 kDa。最佳聚乙二醇化作用實現可滿足每週一次給藥之半衰期延長。使用較短PEG聚合物，蛋白質二聚體、三聚體、四聚體等之聚乙二醇化作用可引起足夠的血清半衰期延長。

本發明之融合蛋白質之較佳半衰期延長方法包括將IgG Fc域或HSA整合入連接子且可能無需聚乙二醇化作用。此外，使用Fc域融合物將引起二聚作用且除半衰期延長外，亦可引起效能增強。

本發明之其他實施例包括(但不限於)以下用於延長半衰期之連接：HSA結合脂質或小分子或微胞與融合物之單體或二聚型式的連接。

在本發明之某些實施例中，可對本發明之蛋白質、多肽及/或肽進行其他連接以實現半衰期延長及獲得其他改良之生物學性質。其可包括連接PEG-膽固醇結合物(包括微胞及脂質體)與本發明之蛋白質、多肽及/或肽，及/或連接糖(糖基化物)與本發明之蛋白質、多肽及/或肽。在其他實施例中，使用類似技術將例如聚唾液酸(PSA)、羥乙基澱粉(HES)、白蛋白結合配位體或碳水化合物遮蔽物(carbohydrate shields)之結合物加成至蛋白質、多肽及/或肽。

羥乙基澱粉化技術，例如經還原烷基化作用使分支鏈羥基乙基澱粉(HES)鏈(60 kDa或100 kDa，來自玉米澱粉之高度分支支鏈澱粉片段)與蛋白質、多肽及/或肽偶合。聚唾液酸化作用以與聚乙二醇化作用類似之方式使相關蛋白質、多肽及/或肽與聚唾液酸(PSA)聚合物結合。PSA聚合物帶負電，其為天然存在於體內且可以10至50 kD之分子量獲得的非免疫原性聚合物。

在本發明之其他實施例中，可對本發明之蛋白質、多肽及/或肽進行其他連接或修飾以實現半衰期延長及獲得其他改良之生物學性質。該等連接或修飾包括產生重組型PEG(rPEG)基團且使其連接至本發明之蛋白質、多肽及/或肽。正如由Amunix公司研發。rPEG技術係基於具有類PEG性質之蛋白質序列，其以遺傳方式與生物醫藥劑融合，從而避免額外化學結合步驟。rPEG為半衰期經延長之艾塞那肽(exenatide)構築體，其含有較長的非結構性親水性胺基酸尾部且其能夠延長蛋白質或肽之血清半衰期且減緩其吸收速率，因此可顯著降低峰谷比(peak-trough ratio)。rPEG之流體動力學半徑增加且其表觀分子量為其實際分子量之約15倍，從而模仿聚乙二醇化作用實現長血清半衰期之方式。

化學修飾之雙功能蛋白質突變體

本文中所描述之融合蛋白質之化學修飾形式(包括例如本文中所描述之FGF21融合物之截短及變異形式)可由熟習此項技術者根據本文中所描述之揭示內容製備。該等化學修飾之雙功能蛋白質經變化使得化學修飾之突變體與未經修飾之突變體不同，其在天然連接至突變體之分子之類型或位置方面有所不同。化學修飾之突變體可包括由一或多個天然連接之化學基團之缺失形成之分子。

在一個實施例中，本發明之蛋白質可藉由一或多種聚合物之共價連接來修飾。舉例而言，所選聚合物通常為水溶性的，以使得其所連接之蛋白質不會在水性環境(諸如生理環境)中沈澱。在合適聚合物之範疇內包括聚合物之混合物。對於終產物製劑之治療性用途，聚合物較佳將為醫藥學上可接受的。非水溶性聚合物與本發明之蛋白質之結合物亦形成本發明之一個態樣。

例示性聚合物各自可具有任何分子量且可為分支鏈或未分支的。聚合物通常各具有約2 kDa至約100 kDa之間的平均分子量(術語「約」表示在水溶性聚合物之製劑中，一些分子將重於所述分子量且一些分子將輕於所述分子量)。各聚合物之平均分子量較佳在約5 kDa與約50 kDa之間，更佳在約12 kDa與約40 kDa之間且最佳在約20 kDa與約35 kDa之間。

合適的水溶性聚合物或其混合物包括(但不限於)N-連接或O-連接之碳水化合物、糖、磷酸鹽、聚乙二醇(PEG)(包括PEG之已用於衍生化蛋白質之形式，包括單(C1-C10)、烷氧基-聚乙二醇或芳氧基-聚乙二醇)、單甲氧基-聚乙二醇、聚葡萄糖(諸如低分子量聚葡萄糖，例如約6 kD)、纖維素、或其他基於碳水化合物之聚合物、聚(N-乙烯基吡咯啶酮)聚乙二醇、丙二醇均聚物、聚環氧丙烷/環氧乙烷共聚物、聚氧乙基化多元醇(例如甘油)及聚乙烯醇。本發明亦涵蓋雙功能交聯分子，其可用於製備共價連接之FGF21蛋白質變異體多聚體。本發明亦涵蓋共價連接至聚唾液酸之FGF21突變體。

在本發明之一些實施例中，FGF21突變體經共價修飾或化學修飾以包括一或多種水溶性聚合物，包括(但不限於) 聚乙二醇(PEG)、聚氧乙二醇或聚丙二醇。參見例如美國專利第4,640,835號；第4,496,689號；第4,301,144號；第4,670,417號；第4,791,192號及第4,179,337號。在本發明之一些實施例中，FGF21突變體包含一或多種聚合物，包括(但不限於)單甲氧基-聚乙二醇、聚葡萄糖、纖維素、另一種基於碳水化合物之聚合物、聚(N-乙烯基吡咯啶酮)-聚乙二醇、丙二醇均聚物、聚環氧丙烷/環氧乙烷共聚物、聚氧乙基化多元醇(例如甘油)、聚乙烯醇或該等聚合物之混合物。

在本發明之一些實施例中，FGF21突變體經PEG次單元共價修飾。在一些實施例中，一或多種水溶性聚合物在FGF21突變體之一或多個特定位置(例如N端)處鍵結。在一些實施例中，一或多種水溶性聚合物隨機連接至FGF21突變體之一或多個側鏈。在一些實施例中，使用PEG改良FGF21突變體之治療能力。某些該類方法論述於例如美國專利第6,133,426號中，其以引用的方式併入本文中以用於任何目的。

在本發明之實施例中，當聚合物為PEG時，PEG基團可具有任何合適分子量且可為直鏈或分支鏈。PEG基團之平均分子量較佳在約2 kD至約100 kDa範圍內，且更佳為約5 kDa至約50 kDa，例如10 kDa、20 kDa、30 kDa、40 kDa或50 kDa。PEG基團將通常經醯化作用或還原烷基化作用(PEG部分(例如醛、胺基、硫醇或酯基)上之反應基團連接至FGF21突變體上之反應基團(例如醛、胺基或酯基))連接至FGF21突變體。

分支鏈PEG衍生物(亦稱為「Y形」PEG衍生物)含有兩個連接至中心核的直鏈甲氧基PEG鏈。該等「Y形」PEG衍生物之空間大型結構將有助於經修飾分子單點連接。作為實例，三種「Y形」PEG衍生物為Y-NHS-40K(適用於胺聚乙二醇化作用)；Y-MAL-40K(適用於硫醇聚乙二醇化作用)；及Y-ALD-40K(例如Y-AALD-40K及Y-PALD-40K)(適用於N端聚乙二醇化作用)。對於胺聚乙二醇化作用，「Y形」NHS酯將與離胺酸之胺基或生物學活性分子中之N端胺反應以產生穩定醯胺鍵。此NHS酯將在pH 7至8.5下與目標分子偶合。對於硫醇聚乙二醇化作用，「Y形」順丁烯二醯亞胺將與生物學活性分子中之硫醇基反應以產生穩定的3-硫丁二醯亞胺醚鍵。此順丁烯二醯亞胺將在其他官能基存在下在約pH 7.4下與目標分子偶合。對於N端聚乙二醇化作用，「Y形」醛較佳與生物學活性分子中之N端胺在還原劑(諸如氰基硼氫化鈉)存在下反應以產生穩定的胺鍵。此醛將在pH 5至8下與目標分子之N端胺偶合。用於進行分支鏈聚乙二醇化作用之試劑可自例如JenKem Technology獲得。

可特定地使用此項技術中已知的任一種聚乙二醇化作用反應進行多肽(包括本發明之蛋白質)之聚乙二醇化作用。該等反應描述於例如以下參考文獻中：Francis等人，1992,Focus on Growth Factors 3：4-10；歐洲專利第0 154 316號及第0 401 384號；及美國專利第4,179,337號。舉例而言，聚乙二醇化作用可經由與本文中所描述之反應性聚乙二醇分子(或類似的反應性水溶性聚合物)之醯化反應或烷基化反應進行。對於醯化反應，所選聚合物應具有單一反應性酯基。對於還原烷基化作用，所選聚合物應具有單一反應性醛基。反應性醛為例如聚乙二醇丙醛(其為耐水性)或其單C1-C10烷氧基或芳氧基衍生物(參見例如美國專利第5,252,714號)。

在本發明之一些實施例中，用於將PEG基團連接至多肽之有效策略涉及經由在溶液中形成共軛鍵來組合肽與PEG部分，該肽及PEG部分各具有使其相互反應之專用功能性。肽可由習知固相合成方法容易地製備。肽係於特異性位點處由合適官能基「預活化」。在與PEG部分反應前，純化且完全表徵前驅體。肽與PEG之接合通常在水相中發生且可由逆相分析性HPLC容易地監測。可由製備型HPLC容易地純化聚乙二醇化肽且藉由分析性HPLC、胺基酸分析及雷射解吸附質譜分析法表徵。

多醣聚合物為另一種可用於蛋白質修飾之水溶性聚合物。因此，與多醣聚合物融合之本發明之蛋白質形成本發明之實施例。聚葡萄糖為多醣聚合物，其包含主要由α1-6鍵連接之葡萄糖之個別次單元。聚葡萄糖本身可在多種分子量範圍內獲得，且可容易地以約1 kD至約70 kD之分子量獲得。聚葡萄糖為本身適用作媒劑或適於與另一媒劑(例如Fc)組合使用之水溶性聚合物。參見例如國際公開案第WO 96/11953號。已報導與治療性或診斷性免疫球蛋白結合之聚葡萄糖之用途。參見例如歐洲專利公開案第0 315 456號，其據此以引用的方式併入本文中。本發明亦涵蓋使用約1 kD至約20 kD之聚葡萄糖。

通常，化學修飾可在任何適用於使蛋白質與活性聚合物分子反應之條件下進行。用於製備化學修飾之多肽之方法通常將包含以下步驟：(a)使多肽與活性聚合物分子(諸如聚合物分子之反應性酯或醛衍生物)在使FGF21蛋白質變異體變為連接至一或多個聚合物分子之條件下反應，及(b)獲得反應產物。將基於已知參數及所需結果確定最佳反應條件。舉例而言，聚合物分子與蛋白質之比率越大，則所連接之聚合物分子之百分比越大。在本發明之一個實施例中，化學修飾之FGF21突變體可在胺基端具有單一聚合物分子部分(參見例如美國專利第5,234,784號)。

在本發明之另一實施例中，本發明之蛋白質可以化學方式與生物素偶合。接著允許本發明之生物素/蛋白質結合於抗生物素蛋白，從而產生本發明之四價抗生物素蛋白/生物素/蛋白質。本發明之蛋白質亦可與二硝基苯酚(DNP)或三硝基苯酚(TNP)共價偶合且所得結合物可與抗DNP或抗TNP-IgM一起沈澱從而形成原子價為10之十聚體結合物。

通常，可藉由投與本發明之化學修飾之FGF21突變體而緩解或調節的病狀包括本文中關於本發明之蛋白質所描述之病狀。然而，與未經修飾之FGF21突變體相比，本文中揭示之化學修飾之FGF21突變體可具有其他活性、增強或降低之生物活性或其他特徵，諸如半衰期延長或縮短。

雙功能蛋白質之治療性組合物及其投藥

包含本發明之雙功能蛋白質之治療性組合物屬於本發明之範疇內，且考慮到例如鑑別展現增強之性質的若干突變型FGF21序列，明確涵蓋該等組合物。該等FGF21突變體醫藥組合物可包含治療有效量之FGF21蛋白質變異體與經選擇而與投藥模式相適應的醫藥學上或生理學上可接受之調配劑的混合物。

可接受之調配材料較佳在所用劑量及濃度下對接受者無毒性。

醫藥組合物可含有用於改變、保持或保留例如組合物之pH值、容積莫耳滲透濃度、黏度、澄清度、顏色、等滲性、氣味、無菌度、穩定性、溶解或釋放速率、吸收作用或滲透作用之調配材料。合適調配材料包括(但不限於)胺基酸(諸如甘胺酸、麩醯胺酸、天冬醯胺、精胺酸或離胺酸)、抗微生物劑、抗氧化劑(諸如抗壞血酸、亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉)、緩衝液(諸如硼酸鹽、碳酸氫鹽、Tris-HCl、檸檬酸鹽、磷酸鹽或其他有機酸)、增積劑(諸如甘露醇或甘胺酸)、螯合劑(諸如乙二胺四乙酸(EDTA))、錯合劑(諸如咖啡因、聚乙烯吡咯啶酮、β-環糊精或羥基丙基-β-環糊精)、填充劑、單醣、雙醣及其他碳水化合物(諸如葡萄糖、甘露糖或糊精)、蛋白質(諸如血清白蛋白、明膠或免疫球蛋白)、著色劑、調味劑及稀釋劑、乳化劑、親水性聚合物(諸如聚乙烯吡咯啶酮)、低分子量多肽、成鹽相對離子(諸如鈉)、防腐劑(諸如氯化苯甲烴銨、苯甲酸、水楊酸、硫柳汞、苯乙醇、對羥基苯甲酸甲酯、對羥基苯甲酸丙酯、洗必太(chlorhexidine)、山梨酸或過氧化氫)、溶劑(諸如甘油、丙二醇或聚乙二醇)、糖醇(諸如甘露醇或山梨糖醇)、懸浮劑、界面活性劑或濕潤劑(諸如普洛尼克(pluronics)；PEG；脫水山梨糖醇酯；聚山梨醇酯，諸如聚山梨醇酯20或聚山梨醇酯80；去利通(triton)；緩血酸胺；卵磷脂；膽固醇或泰洛沙泊(tyloxapal))、穩定性增強劑(諸如蔗糖或山梨糖醇)、滲性增強劑(諸如鹼金屬鹵化物；較佳為氯化鈉或氯化鉀；或甘露醇山梨糖醇)、傳遞媒劑、稀釋劑、賦形劑及/或醫藥佐劑(參見例如Remington,Pharmaceutical Sciences(第18版，A.R.Gennaro編，Mack Publishing Company 1990)及其後續版本，其以引用的方式併入本文中以用於任何目的)。

將由熟練技師根據例如所欲投藥途徑、傳遞方式及所需劑量確定最佳醫藥組合物(參見例如Remington,Pharmaceutical Sciences，見上文)。該等組合物會影響本發明之雙功能蛋白質之物理狀態、穩定性、活體內釋放速率及活體內清除速率。

醫藥組合物中之主要媒劑或載劑可本質上為水性或非水性的。舉例而言，適用於注射之媒劑或載劑可為水、生理食鹽水溶液或人造腦脊髓液，其可能補充有用於非經腸投藥之組合物中常用的其他材料。中性緩衝鹽水或鹽水與血清白蛋白之混合物亦為例示性媒劑。其他例示性醫藥組合物可包含TRIS緩衝液(約pH 7.0至8.5)或乙酸鹽緩衝液(約pH 4.0至5.5)，此外其可包括山梨糖醇或合適取代物。在本發明之一個實施例中，可藉由以凍乾塊狀物或水溶液形式混合具有所需純度之所選組合物與視情況選用之調配劑(Remington,Pharmaceutical Sciences，見上文)來製備雙功能醫藥組合物以作儲存。此外，使用合適賦形劑(諸如蔗糖)將雙功能蛋白質產物調配為凍乾產物。

可對含有本發明之雙功能蛋白質之醫藥組合物進行選擇以用於非經腸傳遞。或者，可對組合物進行選擇以用於吸入或用於經消化道(諸如經口)傳遞。該等醫藥學上可接受之組合物之製備方法屬於熟習此項技術者之技能範疇內。

調配物組分以投藥位點可接受之濃度存在。舉例而言，使用緩衝液保持組合物具有生理學pH值或稍微較低的pH值，pH值通常在約5至約8範圍內。

當涵蓋非經腸投藥時，本發明中所用之治療性組合物可呈無熱原質、非經腸可接受之水溶液形式，其在醫藥學上可接受之媒劑中包含所需雙功能蛋白質。對於非經腸注射，尤其合適的媒劑為無菌蒸餾水，其中雙功能蛋白質經調配為無菌、等滲溶液，其經適當保藏。另一種製備可涉及所需分子與試劑(諸如可注射微球體、生物可腐蝕性粒子、聚合化合物(諸如聚乳酸或聚乙醇酸)、珠粒或脂質體)之調配物，該試劑提供產物之控制釋放或持續釋放，產物接著可經積存注射傳遞。亦可使用玻尿酸(Hyaluronic acid)，且此可具有促進循環中之持續時間之作用。其他適用於引入所需分子之方法包括可植入藥物傳遞裝置。

在一個實施例中，可調配用於吸入之醫藥組合物。舉例而言，本發明之雙功能蛋白質可調配為用於吸入之乾燥粉末。雙功能蛋白質吸入溶液亦可與推進劑一起調配以用於噴霧傳遞。在另一實施例中，可使溶液霧化。肺部投藥進一步描述於國際公開案第WO 94/20069中，其描述化學修飾之蛋白質之肺部傳遞。

亦預期某些調配物可經口投與。在本發明之一個實施例中，以此方式投與之本發明之雙功能蛋白質可與或不與混配固體劑型(諸如錠劑及膠囊)中常用之載劑調配。舉例而言，膠囊可經設計以在胃腸道中生物可用性最大化且系統前降解最小化之時釋放調配物之活性部分。可包括其他劑以有助於本發明雙功能蛋白質之吸收。亦可使用稀釋劑、調味劑、低熔點蠟、植物油、潤滑劑、懸浮劑、錠劑崩解劑及黏合劑。

另一種醫藥組合物可包括有效量之本發明蛋白質與適用於製造錠劑之無毒性賦形劑之混合物。藉由使錠劑溶解於無菌水或另一合適媒劑中，可製備呈單位劑量形式之溶液。適合賦形劑包括(但不限於)惰性稀釋劑，諸如碳酸鈣、碳酸鈉或碳酸氫鈉、乳糖或磷酸鈣；或結合劑，諸如澱粉、明膠或阿拉伯膠；或潤滑劑，諸如硬脂酸鎂、硬脂酸或滑石。

熟習此項技術者將顯而易知其他包含本發明雙功能蛋白質之醫藥組合物，包括涉及本發明雙功能蛋白質之調配物呈持續傳遞或受控傳遞調配物。用於調配多種其他持續傳遞形式或受控傳遞形式(諸如脂質體載劑、生物可腐蝕微粒或多孔珠粒及積存注射劑)之技術亦為熟習此項技術者所知(參見例如國際公開案第WO 93/15722號，其描述用於傳遞醫藥組合物之多孔聚合微粒之控制釋放，及Wischke & Schwendeman,2008,Int.J Pharm.364：298-327以及Freiberg & Zhu,2004,Int.J Pharm.282：1-18，其論述微球體/微粒製備及使用)。

持續釋放製劑之其他實例包括半滲透性聚合物基質，呈成型物品形式，例如薄膜，或微膠囊。持續釋放基質可包括聚酯、水凝膠、聚丙交酯(美國專利第3,773,919號及歐洲專利第0 058 481號)、L-麩胺酸與γ乙基-L-麩胺酸酯之共聚物(Sidman等人，1983,Biopolymers 22：547-56)、聚(2-羥乙基-甲基丙烯酸酯)(Langer等人，1981,J.Biomed.Mater.Res.15：167-277及Langer,1982,Chem.Tech.12：98-105)、乙烯乙酸乙烯酯(Langer等人，如上)或聚-D-3-羥基丁酸(歐洲專利第0133 988號)。持續釋放組合物亦可包括脂質體，其可藉由此項技術中已知的若干方法中之任一種製備。參見例如Epstein等人，1985,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.82：3688-92；及歐洲專利第0 036 676號、第0 088 046號及第0 143 949號。

欲用於活體內投藥之本發明之醫藥組合物通常必須為無菌的。此可藉由經無菌過濾薄膜過濾來實現。當組合物經冷凍乾燥時，可在凍乾及復原之前或在凍乾及復原之後使用此方法進行滅菌。用於非經腸投藥之組合物可以凍乾形式或溶液形式儲存。此外，非經腸組合物通常置放於具有無菌進入孔之容器(例如具有可由皮下注射針穿透之塞子的靜脈內溶液袋或小瓶)中。

一旦調配出醫藥組合物後，其即可以溶液、懸浮液、凝膠、乳液、固體形式或以脫水或凍乾粉末形式儲存於無菌小瓶中。該等調配物可以即用形式或以需要在投藥之前復原之形式(例如凍乾形式)儲存。

在特定實施例中，本發明係關於用於產生單劑量投藥單元之套組。該等套組可各含有第一容器(具有乾燥蛋白質)及第二容器(具有水性調配物)。本發明之範疇內亦包括含有單腔室及多腔室預裝藥品之注射器(例如液體注射器及凍乾物注射器)之套組。

雙功能蛋白質之劑量及其投藥

欲治療性使用之本發明之醫藥組合物的有效量將例如視治療情形及目標而定。熟習此項技術者應瞭解，用於治療之合適劑量水準將因此部分地視所傳遞之分子、使用融合蛋白質變異體治療之適應症、投藥途徑及患者體型(體重、體表面積或器官大小)及狀況(年齡及一般健康狀況)而變化。因此，臨床醫師可確定劑量且改良投藥途徑以獲得最佳治療效果。視上述因素而定，典型劑量可在約0.1 μg/kg至多達約100 mg/kg或100 mg/kg以上範圍內。在其他實施例中，該劑量可在0.1 μg/kg直至約100 mg/kg範圍內；或1 μg/kg至約100 mg/kg範圍內。

給藥頻率將視所用調配物中雙功能蛋白質之藥物動力學參數而定。通常，臨床醫師將投與組合物直至達到獲得所需效果之劑量。因此，組合物可隨時間以單次劑量、以兩次或兩次以上劑量(其可能含有或可能不含相同量之所需分子)投與，或經由植入裝置或導管以連續輸注方式投與。合適劑量之進一步精細化通常由一般熟習此項技術者進行且屬於其通常執行之任務範圍內。可使用合適劑量-反應資料來確定合適劑量。

醫藥組合物之投藥途徑與已知方法一致，例如經口；經靜脈內、腹膜內、腦內(實質內)、腦室內、肌肉內、動脈內、門靜脈內或病灶內注射途徑；藉由持續釋放系統投與(其亦可被注射)；或藉由植入裝置投與。可視需要藉由快速注射或連續輸注或植入裝置投與組合物。

或者或另外，可經植入上面已吸收或封裝有所需分子之薄膜、海綿或其他合適材料來局部投與組合物。當使用植入裝置時，可將裝置植入任何合適組織或器官中，且可經由擴散、定時釋放藥團或連續投藥傳遞所需分子。

雙功能蛋白質之治療性用途

本發明之蛋白質可用於治療、診斷、改善或預防多種疾病、病症或病狀，包括(但不限於)代謝病症。在一個實施例中，欲治療之代謝病症為糖尿病，例如第2型糖尿病。在另一實施例中，代謝病症為肥胖症。其他實施例包括代謝性病狀或病症，諸如第1型糖尿病、胰臟炎、血脂異常、非酒精性脂肪肝病(NAFLD)、非酒精性脂肝炎 (NASH)、胰島素抗性、高胰島素血症、葡萄糖不耐、高血糖、代謝症候群、高血壓、心血管疾病、急性心肌梗塞、動脈粥樣硬化、周邊動脈疾病、中風、心臟衰竭、冠心病、腎病、糖尿病性併發症、神經病變、與胰島素受體之嚴重失活突變有關之病症、胃輕癱及其他代謝病症。

在應用中，可藉由投與有需要之患者治療有效劑量之量的如本文中所描述之FGF21蛋白質變異體來治療諸如第1型糖尿病或第2型糖尿病或肥胖症之病症或病狀。投藥可如本文中所描述進行，諸如藉由靜脈內注射、腹膜內注射、肌肉內注射或以錠劑或液體製品形式經口投與。在大部分情形中，所需劑量可由臨床醫師如本文中所描述確定且可表示FGF21突變型多肽之治療有效劑量。熟習此項技術者將顯而易見，FGF21突變型多肽之治療有效劑量將尤其視給藥時程、所投與抗原之單位劑量、核酸分子或多肽是否與其他治療劑組合投與、接受者之免疫狀態及健康狀況而定。如本文中所用之術語「治療有效劑量」意謂可在組織系統、動物或人類中引起為研究人員、醫療醫師或其他臨床醫師所尋求之生物學或醫學反應(其包括減輕所治療疾病或病症之症狀)的FGF21突變型多肽之量。

醫藥組合物

本發明亦提供醫藥組合物，其包含一或多種本發明之雙功能蛋白質或本文中所描述之突變體及醫藥學上可接受之載劑。在一些實施例中，醫藥組合物係製備為可注射形式，如液體溶液或懸浮液；亦可製備適用於在注射前溶解或懸浮於液體媒劑中之固體形式。在醫藥學上可接受之載劑之定義內包括脂質體。醫藥組合物中亦可存在醫藥學上可接受之鹽，例如無機酸鹽，諸如鹽酸鹽、氫溴酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽及其類似物；及有機酸鹽，諸如乙酸鹽、丙酸鹽、丙二酸鹽、苯甲酸鹽及其類似物。醫藥學上可接受之賦形劑之全面論述可參見Remington：The Science and Practice of Pharmacy(1995)Alfonso Gennaro,Lippincott,Williams,& Wilkins。

融合蛋白質及肽化合物

在另一實施例中，本發明之蛋白質可製備為來源於本發明之雙功能蛋白質之胺基酸序列的融合蛋白質或肽化合物。該等融合蛋白質及肽化合物可使用此項技術中已知的標準技術製備。舉例而言，可使用標準肽合成技術藉由化學合成方法製備肽化合物，且接著藉由此項技術中已知的多種方法將其引入細胞從而將肽引入細胞中(例如脂質體及其類似物)。

可藉由進行肽修飾來改良本發明之融合蛋白質或肽化合物之活體內半衰期，諸如將N-連接之糖基化作用位點添加至本發明之雙功能蛋白質中，或使本發明之雙功能蛋白質與聚(乙二醇)(PEG；聚乙二醇化作用)結合(例如經離胺酸-單聚乙二醇化作用或半胱胺酸-單聚乙二醇化作用進行)。已證實該等技術有利於延長治療性蛋白質藥物之半衰期。預期本發明之蛋白質之聚乙二醇化作用可產生類似的醫藥學益處。

此外，可藉由引入非天然胺基酸在本發明之多肽之任何部分中實現聚乙二醇化作用。可藉由Deiters等人，J Am Chem Soc 125：11782-11783,2003；Wang及Schultz,Science 301：964-967,2003；Wang等人，Science 292：498-500,2001；Zhang等人，Science 303：371-373,2004或美國專利第7,083,970號中描述之技術引入某些非天然胺基酸。簡言之，一些該等表現系統涉及定點突變誘發以將無義密碼子(諸如琥珀TAG(amber TAG))引入編碼本發明之多肽之開放閱讀框架中。接著將該等表現載體引入宿主，宿主可利用對引入之無義密碼子具有特異性且負載有所選非天然胺基酸之tRNA。對使各部分與本發明之多肽結合之目的有利的特定非天然胺基酸包括具有乙炔及疊氮基側鏈之胺基酸。接著可使含有該等新穎胺基酸之本發明之蛋白質在蛋白質中之該等所選位點處經聚乙二醇化。

實例實例1：設計本發明之GLP-1/蛋白質。

為測試GLP-1及FGF21之共同功效，設計融合分子。因為GLP-1需要游離N端且FGF21需要游離C端來進行受體結合及活化，因此以N-GLP-1-連接子-FGF21-C之次序對該兩者進行選殖(圖1)。用GLP-1殘基7至36製備初始構築體且具有或不具有用於DPP-4保護之對N端之若干修飾(下文中論述)。測試GLP-1之其他修飾(點突變或缺失)且藉由活體外效能進行評分。

選殖3、8、10或20個胺基酸之連接子。對於FGF21，使用WT人類蛋白質之殘基33至209。產生具有聚乙二醇化作用位點之構築體及不具有聚乙二醇化作用位點之構築體。使用對引入之Cys具有反應性之順丁烯二醯亞胺-PEG試劑(40 kDa直鏈及分支鏈PEG)實現聚乙二醇化作用。Cys置放於FGF21之位置R154及GLP-1或腸促胰島素類似物-4及連接子中之若干位點處。亦藉由在FGF21之位置R154或GLP-1之位置K34處引入TAG(琥珀)密碼子來併入Pcl、Pyl、Pyl類似物或反應性非天然存在之胺基酸來設計構築體以進行修飾。藉由包含R154或K34處之Cys及用於在另一位點併入Pcl、Pyl、Pyl類似物或反應性非天然存在之胺基酸之TAG密碼子來設計其他構築體以用於兩種不同修飾。最終，將FGF21之變異體76序列引入融合格式。

融合物之表現及純化：融合蛋白質通常於載體、NPro、pET-NPro、pET-HisNProQ15、SpeedET、SpeedEUbiquitin或SpeedESumo(具有或不具有His6 tag之N端NPro或NPro變異體，或His6標籤，或His6-泛素，或His6-Smt3標籤，使用lac、T7或阿拉伯糖(arabinose)啟動子)中表現。簡言之，使載體轉型為DH10b衍生之大腸桿菌細胞或BL21(DE3)衍生之細胞，在標準條件下生長且藉由向培養基添加0.2%阿拉伯糖或IPTG來誘導表現蛋白質。在誘導、旋轉及冷凍後3至4小時收集細胞。解凍丸粒且再懸浮以藉由音波處理而溶解且藉由離心來分離不可溶蛋白質。接著使丸粒溶解於6 M胍中，且將溶解之澄清蛋白質裝載至Ni-NTA管柱。相繼用變性緩衝液及非變性緩衝液洗滌管柱且根據標準操作方法在非變性緩衝液中溶離。溶離液經緩衝液交換以移除咪唑，用特異性蛋白酶消化以移除標籤(基於先前報導(36，37)在GNF處製備之酶)且藉由Ni-NTA純化。藉由尺寸排阻層析進一步純化含有融合蛋白質之部分，隨後進行聚乙二醇化作用(通常使用NOF Sunbright GL2-400MA 40 kDa分支鏈PEG順丁烯二醯亞胺)。藉由陰離子交換層析分離聚乙二醇化蛋白質，置放於PBS中且濃縮或儲存以用於各種分析法。

藉由N端突變保護GLP-1：因為已知由DPP-4加工GLP-1之N端會使肽失去針對其主要受體之活性，因此研究在文獻中報導之若干種突變以減緩此過程。在基於細胞之GLP-1活性分析法中測試N端添加額外甘胺酸、Glu9突變為Ala或Pro、或Ala8突變為Gly或Ser的所有構築體。在藉由連接至FGF21之40 kDa PEG與FGF21融合的情形中，Ala8處之突變保留針對其他N端修飾之優良活性(圖2a)，且A8S突變用於後續設計。此外，作為具有延長之活體內半衰期的替代性部分，亦在融合物中測試DPP-4-抗性類似物腸促胰島素類似物-4(圖2b)。[參見例如J.Y.Oh等人，(2009)Bulletin of the Korean Chemical Society 30,2471-2474；K.Adelhorst,(1994)JBC 269,6275；B.D.Green等人，(2003)Biological Chemistry 384,1543；J.C.Parker等人，(1998)Journal of Peptide Research 52,398；C.F.Deacon等人，(1998)Diabetologia 41,271；R.Burcelin等人，(1999)Metabolism-Clinical and Experimental 48,252；U. Ritzel等人，(1998)Journal of Endocrinology 159,93.]

亦比較A8S突變與野生型GLP-1之活體內藥物動力學性質。將兩種融合物以1 mg/kg靜脈內注射入大鼠體內，且針對在給藥溶液下產生之標準曲線量測血清含量。當使用人類FGF21反應性ELISA套組進行量測時，分子性質似乎彼此類似且僅與具有相同尺寸(40 kDa)之連接PEG之FGF21類似(圖3)。為量測GLP-1活性之增強，將WT或A8S聚乙二醇化融合物注入C57BL/6J小鼠體內。儘管其兩者在給藥後均快速降低進食後葡萄糖含量，但在給藥後3天的口服耐糖試驗(OGTT)量測中，A8S保留更大活性(圖3)。該等資料表明A8S突變可增加融合物之GLP-1部分之有效半衰期，而添加GLP-1對FGF21部分之PK影響不大。

設計GLP-1與FGF21之間的肽連接子：測試3、8、10或20個胺基酸之連接子。未觀測到該等連接子之活性存在顯著差異，但在一些融合情形下存在表現量差異。此外，用多種長度之GLP-1(8至31個殘基)或腸促胰島素類似物-4(30個或30個以上殘基)測試構築體且藉由活體外活性進行分級。

實例2：在ob/ob糖尿病小鼠模型中測試融合物。

已證實FGF21在T2D之ob/ob小鼠模型中可改良血糖含量、肝臟脂質含量及體重(參見例如A.Kharitonenkov等人，(2005)Journal of Clinical Investigation 115,1627；T.Coskun等人，(2008)Endocrinology 149,6018；及E.D.Berglund等人，(2009)Endocrinology 150,4084)。類似地，已證實GLP-1類似物在此遺傳性小鼠糖尿病模型中可改良葡萄糖控制、β細胞功能及肝臟健康。為測定GLP-1與FGF21之融合是否將產生其他功效，針對等效FGF21分子測試WT及A8S型式，其各連接有相同的40 kDa分支鏈PEG。在每週兩次給藥之兩週研究中，FGF21-PEG及GLP-1(WT)-FGF21-PEG在血糖、體重及肝臟健康方面顯示類似作用(根據天冬胺酸轉胺酶(AST)及丙胺酸轉胺酶(ALT)血清含量、重量及外觀評估)。葡萄糖量測值表明在第一次給藥後，融合物之改良作用比單獨FGF21要快。該兩者均在給藥後超過一天之時間點集中，表明由GLP-1產生之額外益處之持續時間比FGF21功效短。

GLP-1(A8S)-FGF21-PEG融合物在0.2 mg/kg(而非其他化合物所用之1 mg/kg)下亦展示類似作用。此化合物亦通常在各次給藥之間提供更一致的結果，表明與GLP-1(WT)融合物之變動性質相比，DPP-4抗性對整體功效改良較關鍵。亦觀測到GLP-1(A8S)-FGF21-PEG在1 mg/kg下展示額外的葡萄糖、體重、ALT/AST及肝臟重量降低。

進行其他研究以觀測改良之功效是否可由共同投與單獨FGF21及GLP-1化合物複製。為使各組之間的蛋白質給藥類似，製備工具化合物，其中自FGF21之C端移除14個胺基酸。與其他融合物相比，此分子在FGF21受體分析法中之有效性降低至少1000倍，但在GLP-1R分析法中保留相等效能，且不能抑制WT FGF21活性。當根據FGF21含量進行評估時，此化合物在大鼠中之藥物動力學與其他融合物類似(圖3)。為更好地理解體重效應，進行歷時四週的第二項研究。

四週研究(其中用FGF21-PEG、GLP-1(A8S)-PEG、FGF21-PEG與GLP-1(A8S)-PEG兩者或GLP-1(A8S)-FGF21-PEG融合物處理ob/ob小鼠)之結果展示於圖5中。以等同的0.2 mg/kg共同投藥，並不能匹配融合物之功效。檢驗最終血清樣品中FGF21及GLP-1之含量以確認各組之給藥。

偵測所有經處理之組中的人類FGF21，且在所有經GLP-1-PEG或融合物處理之組中量測到活性GLP-1顯著增加。融合物組與0.2 mg/kg FGF21-PEG組展示類似的人類FGF21含量，表明功效改良並非由動物中融合物之較高全身積聚引起。GLP-1-PEG與融合物之精確比較由於偵測抗體識別GLP-1-PEG之能力較弱(在純蛋白質情況下亦觀測到此情況)及內源小鼠GLP-1之干擾而變複雜，但認為此分子之含量稍微低於預期含量。儘管GLP-1-PEG分子完全具有活體外活性(圖6d)，但其未展示相似模型中先前關於GLP-1類似物所報導之全部功效，表明完整融合物對以此格式獲得完全GLP-1活性較重要(參見例如X.K.Ding等人，(2006)Hepatology 43,173；A.A.Young等人，(1999)Diabetes 48,1026)。該等資料表明融合物之功效視單一分子中之兩個部分而定且可例如得益於由同時活化兩種受體引起之細胞含量綜效。

為進一步測試融合物及共同投藥，在db/db小鼠中進行三項研究。在一項三週研究中，雙功能融合蛋白質GLP- 1(A8S)-V76-PEG之葡萄糖降低作用在等同劑量下與共同投藥相當且優於單一實體給藥。雙功能融合蛋白質亦展示優良的體重減輕效果。在第二項兩週研究中，相較於FGF21(在低25倍之劑量下)及GLP-1(在低5倍之劑量下)，雙功能融合蛋白質顯示類似的葡萄糖降低作用。此外，與單藥療法或共同投藥組之最大有效劑量相比，雙功能融合蛋白質更顯著地降低HbA1c且更顯著地降低體重。在最後一項四週研究中，雙功能融合蛋白質在0.1 mg/kg至1 mg/kg情況下展示穩固的劑量反應，在低10倍以上之劑量下，其對葡萄糖含量、HbA1c及體重之功效仍等於或優於單獨FGF21或GLP-1，且其與共同投藥之最大有效劑量相比具有改良之功效。與單獨GLP-1及FGF21或GLP-1與FGF21之組合療法相比，雙功能融合蛋白質亦更大程度地降低血清中之空腹胰島素含量同時提高胰臟之胰島素含量。經雙功能融合蛋白質處理之動物在進食後葡萄糖含量、HbA1c及體重方面與瘦型對照小鼠(lean control mice)類似。

總而言之，圖式以及本文中未圖示之資料表明與個別GLP-1及FGF21(例如FGF21變異體76)之組合相比，本發明之雙功能融合蛋白質(例如GLP-1(A8S)-V76-PEG)具有活體內及活體外改良代謝參數之能力。該等改良之參數(如本文中所用之「代謝參數」)包括(但不限於)進食後葡萄糖(AUC)、體重、血清三酸甘油酯、血漿HbA1c、D12三酸甘油酯、D12總膽固醇、口服耐糖試驗血清葡萄糖量測值 (AUC)、空腹血清胰島素、胰臟胰島素含量及體脂肪百分比。

實例3：由FGF21變異體設計本發明之GLP-1/蛋白質。

由以下FGF21變異體序列(本文中稱為「變異體76」)製備融合物： (SEQ ID NO：130)

研發變異體76作為野生型FGF21變異體，且其特徵為經Cys154連接之40 kDa分支鏈PEG，及與具177個胺基酸的野生型蛋白質相比具有八個點突變(Q56E、D74H、Q82E、R105K、K150R、R154C、R159Q、S195A，均相對於全長FGF21蛋白質序列(NCBI參考序號NP_061986.1)產生)。基於人類T細胞反應之EpiScreen時程分析法，認為針對此分子之臨床免疫原性之風險較低。該分子在小鼠及大鼠中之血清半衰期超過30小時且在每週兩次注射1 mg/kg情況下顯著降低ob/ob小鼠之葡萄糖AUC。

在3種劑量(0.05 mg/kg、0.1 mg/kg及0.2 mg/kg)下與GLP-1(A8S)-FGF21(R154C)-PEG融合物相比較地測試GLP-1(A8S)-V76-PEG分子。兩種融合物均展示降低葡萄糖AUC、體重、食物攝取及AST/ALT之劑量反應。在0.2 mg/kg劑量下對於所有參數，變異體76融合物之功效通常與其他對照物相等或優於其他對照物且展示更高功效。變異體76型式亦在0.1 mg/kg及0.2 mg/kg下展示血清三酸甘油酯及膽固醇降低。基於該等資料，GLP-1(A8S)-V76-PEG分子與初始融合物相比顯示類似的或改良之性質且適用於進一步研究及發展。

在ob/ob兩週研究中，在葡萄糖控制、體重及脂質含量方面，融合腸促胰島素類似物-4型式(參考表格中之Ex(1-30)-L20-V76)亦展示與GLP-1型式類似的功效。

選擇聚乙二醇化作用位點以延長半衰期。如例如圖2所示，使用聚乙二醇化作用使分子之半衰期自數分鐘(GLP-1)或小於1小時(FGF21)延長至30小時以上(如在大鼠中量測)。為觀測是否可藉由安置PEG來調節融合物之兩個部分，使用FGF21序列中不存在但GLP-1或連接子序列中存在之額外半胱胺酸產生一系列構築體。在基於細胞之分析法中測試該等構築體之GLP-1及FGF21活性。實驗顯示沿融合分子之一段位置(該等位置處聚乙二醇化作用未顯著影響任一種活性)。將PEG小心置放於此片段之N端可用於產生GLP-1活性受阻斷之分子，而置放於連接子中可用於阻斷FGF21活性。該種分子可適用於調節融合物之效能(舉例而言，當在以效能較低之FGF21之有效量給藥下GLP-1或腸促胰島素類似物-4之高效能引起弱治療窗時)。

基於該等資料，使用變異體73製備具有GLP-1之K34C或腸促胰島素類似物-4之K27C處之聚乙二醇化作用的融合物，變異體73之序列如下： (SEQ ID NO：131)

ob/ob小鼠中之兩週研究表明儘管新穎融合物與前述融合物在大鼠中呈現類似的活體外效能及類似的藥物動力學，但其並不具有相同的活體內效能。在0.2 mg/kg下，GLP-1型式對葡萄糖或體重無顯著功效。與媒劑相比，腸促胰島素類似物-4型式展示ALT及體重之顯著降低及AST降低趨勢，但對血糖無顯著影響。儘管該等融合物可在較高劑量下顯示功效，但選擇具有FGF21中R154C處之聚乙二醇化作用的原始格式用於進一步研究。尚不清楚此意外差異是否表示替代性位點處之聚乙二醇化作用會阻斷融合物之GLP-1(A8S)-FGF21(R154C)-PEG型式的特殊性質或是否存在另一種解釋，諸如與活體外分析法中所用的轉染細胞上相比，PEG更多地阻斷原生細胞上之GLP-1R相互作用。

實例4：進一步表徵本發明之GLP-1/蛋白質。

為進一步最佳化本發明之GLP-1-FGF21-PEG雙重活性蛋白質且進行分級以及更好地瞭解其與共同投藥模型相比改良之功效，可在ob/ob模型中測試融合物之功效。該等融合物包括(但不限於)具有較長或較短連接子之分子、本發明之其他蛋白質(其可包括(但不限於)基於變異體76或在CVM處之研發中之其他變異體(諸如其他或不同點突變、插入或缺失)的突變體、二聚分子、替代性聚乙二醇化作用策略、具有其他二硫鍵之分子、不同表現系統中產生之分子)及腸促胰島素類似物-4或GLP-1之變異體(用以改良血清穩定性或活性)。亦可藉由電子雜交免疫原性預測、表現量及最終產物之品質(關於溶解度、聚集作用及穩定性)來篩選候選物。

為進一步表徵FGF21及GLP-1治療糖尿病及肥胖症之綜效，可對兩分子之相互作用動力學進行繪圖，且可比較融合物與個別母體分子之最大有效共同投藥。可在關注肥胖症及體重減輕(大鼠或小鼠中飲食誘導之肥胖症)之模型中及在更好的糖尿病(諸如高血糖、血脂異常及β細胞功能受損)模型態樣(ob/ob或db/db小鼠)中進行該等實驗。可藉由對每一個別分子、不同比率之兩種分子之組合及融合物之功效進行繪圖來進一步確定由本發明之雙重活性蛋白質實現之綜效程度。

可使用用原代大鼠胰島(primary rat islet)或永生化大鼠胰島及原代人類胰島在基於細胞之分析法中進行之測試來評估例如融合物有關細胞增殖、防止細胞凋亡及功能之功效，以在公認第1型糖尿病模型中驗證本發明之雙重活性蛋白質。較佳的活體內模型為特徵為藉由STZ切除胰臟之模型；經遺傳修飾之菌株(RIP-DTA)中之目標β-細胞切除的模型，其中由膳食增補劑引起細胞死亡；或自身免疫機制之NOD小鼠模型。在該等模型中，可在預防性劑量下進行測試以評估β細胞保護作用(尤其在NOD中)，而且可在攻擊後劑量下進行測試以評估β細胞刺激及增殖作用(尤其在STZ及RIP-DTA中)。

可使用以下實驗更完全地實現本發明之雙重活性蛋白質與共同投藥方案相比所實現之功效綜效之機制：可使用經兩種受體(GLP-1R；FGFR1c、FGFR2c、FGFR3c或FGFR4；及β-可囉索)共轉染之細胞確定受體是否能夠增強細胞表面之反信號(opposing signal)。可在天然表現兩種受體之細胞(例如β細胞)中偵測下游信號之間的串擾。在動物中，食物攝取之作用(配對飼養組中研究)、代謝率增加(在鉗制及代謝腔實驗中研究)及其他機制說明兩種信號之協同效應之作用方式。亦可進行關鍵組織(肝臟、胰臟、脂肪、腸、心臟、主動脈、腦等)之基因表現研究以說明融合蛋白質之獨特信號傳導，該獨特信號傳導可能引起融合蛋白質之功效改良。

圖1A及1B展示具有不同N端突變之GLP-1-FGF21-PEG融合蛋白質及腸促胰島素類似物-4-FGF21融合物之活性。圖1A展示經添加以減緩DPP-4蛋白酶之加工過程之突變(GLP-1肽(圓形)或具有WT之雙功能蛋白質(空心正方形)、G0(空心圓形)、A8G(空心三角形)、A8S(三角形)或E9P(正方形)GLP-1)。表現構築體，在FGF21-R154C處用40 kDa(分支鏈或直鏈)PEG聚乙二醇化且在基於細胞之分析法中分析其活化GLP-1R之能力(根據螢光素酶活性增加來量測)。圖1B展示腸促胰島素類似物-4融合物(GLP-1肽(正方形)或具有腸促胰島素類似物-4之雙功能蛋白質1-39(三角形)、1-30(圓形)或1-30/E16G/E17Q(空心三角形))。對於兩組蛋白質，組合來自在若干個不同日期進行之分析之資料，其中分析之間的最大反應而非控制GLP-1之效能不同。在特定分析日，測試蛋白質通常在對照物之最大反應之20%以內，但各圖中僅包括一個代表性對照物。

圖2展示GLP-1-FGF21-PEG融合蛋白質之藥物動力學性質(PK)(FGF21-PEG(空心正方形)、GLP-1(A8S)-PEG(空心圓形)或具有WT之雙功能蛋白質(圓形)或A8S(三角形)GLP-1)。以1 mg/kg將蛋白質經靜脈內注入韋斯雄性大鼠(Wistar male rat)體內。使用具有HRP擴增且與內源大鼠FGF21無交叉反應性之市售ELISA套組(BioVendor)量測人類FGF21含量。使用相同套組量測融合物。展示以0.25 mg/kg注射之WT非聚乙二醇化FGF21之PK以作比較(正方形)。

圖3A-3C展示使用口服耐糖試驗(OGTT)量測半衰期延長之GLP-1-FGF21-PEG融合蛋白質之功效的結果。藉由腹膜內(i.p.)注射將1 mg/kg化合物投與八週齡C57BL/6J小鼠(n=5)。在給藥後1小時及24小時量測血糖以評估GLP-1之急性作用，其在第1小時與WT(陰影柱；正方形)及A8S型式(黑色柱；圓形)類似且在24小時時保持稍微優於A8S型式。在第三晚，使小鼠空腹，接著在給藥後第72小時用1.5 g/kg口服葡萄糖進行攻擊。與投與WT型式之小鼠相比，投與A8S型式之小鼠展示顯著改良之血糖控制，表明A8S突變增加活性GLP-1之長期含量。

圖4展示GLP-1-FGF21-PEG融合蛋白質在ob/ob小鼠中之功效。每週兩次經腹膜內投與十週齡雄性ob/ob小鼠(n=8) 所指示化合物持續兩週。等同投與FGF21-PEG(斜陰影柱；正方形)及GLP(WT)-1-FGF21-PEG(水平陰影柱；空心正方形)展示極類似的血糖含量、體重及肝臟健康之改良(如根據血清ALT含量及肝臟重量量測)。0.2 mg/kg DPP-4-抗性融合物GLP-1(A8S)-FGF21-PEG(垂直陰影柱；空心三角形)展示與其他化合物類似的功效，但在1 mg/kg等同給藥下，GLP-1(A8S)-FGF21-PEG(黑色陰影柱；三角形)提供額外的血糖、體重、丙胺酸轉胺酶(ALT)及肝臟重量降低。

圖5A至5G展示ob/ob小鼠中GLP-1(A8S)-FGF21-PEG(黑色柱；空心三角形)融合蛋白質與共同投與FGF21-PEG+GLP-1(A8S)-PEG(垂直陰影柱；空心圓形)、單獨投與FGF21-PEG(0.2 mg/kg(細斜陰影柱)；1 mg/kg(粗斜陰影柱；正方形))及單獨投與GLP-1(A8S)-PEG(0.2 mg/kg(細水平陰影柱)；1 mg/kg(粗水平陰影柱；空心正方形))之比較。每週兩次經腹膜內投與九週齡雄性ob/ob小鼠(n=8)所指示化合物持續四週。與共同投與FGF21-PEG+GLP-1(A8S)-PEG相比，融合物展示顯著改良之功效。儘管在FGF21-PEG及GLP-1(A8S)-FGF21-PEG下僅觀測到中度體重減輕，但其他組之重量顯著增加(僅部分歸因於食物攝入差異)。

圖6A至6F展示ob/ob小鼠中GLP-1(A8S)-FGF21-PEG融合蛋白質之功效，其比較FGF21(R154C)-PEG(粗線條柱)與FGF21(變異體76)-PEG(細線條柱)。每週兩次腹膜內投與九週齡雄性ob/ob小鼠(n=8)所指示化合物持續兩週。GLP-1(A8S)-FGF21(R154C)-PEG及GLP-1(A8S)-V76-PEG融合物在0.05 mg/kg至0.2 mg/kg(0.05斜陰影柱；0.1水平陰影柱；0.2垂直陰影柱)下均展示葡萄糖控制及體重之劑量反應。在0.2 mg/kg下，融合物之變異體76型式比FGF21(R154C)型式更有效，尤其在降低葡萄糖含量、體重、血清三酸甘油酯及膽固醇方面。圖6A至6C分別展示基礎葡萄糖(AUC)、丙胺酸轉胺酶(ALT)及血清總膽固醇之含量。圖6D至6F分別展示D12體重水準、肝脂質含量及血清三酸甘油酯含量。

圖7A至7B展示與個別試劑之組合相比，GLP-1(A8S)-FGF21(變異體76)-PEG融合蛋白質改良胰臟功能及增加胰島中胰島素含量之能力。每週兩次投與db/db小鼠個別GLP-1(A8S)-PEG+FGF21(變異體76)-PEG之組合(水平陰影柱)以及本發明之GLP-1(A8S)-V76-PEG雙功能融合蛋白質(斜陰影柱；0.5 mg/kg為細陰影柱且1 mg/kg為粗陰影柱)，持續四週。

圖8A至8B展示與個別試劑之組合相比，GLP-1-FGF21-PEG融合蛋白質改良葡萄糖降低及體重之能力。每週兩次投與db/db小鼠個別GLP-1(A8S)-PEG(3 mg/kg(細水平陰影柱；空心菱形)及5 mg/kg(粗水平陰影柱；菱形))及FGF21(變異體76)-PEG(3 mg/kg(細斜陰影柱；空心正方形)及5 mg/kg(粗斜陰影柱；正方形))之組合以及本發明之GLP-1(A8S)-V76-PEG雙功能融合蛋白質(0.2 mg/kg(小方格柱；空心三角形)；1 mg/kg(大方格柱；三角形))，持續兩週。如圖所示，0.2 mg/kg GLP-1(A8S)-V76-PEG雙功能融合蛋白質之有效性與5 mg/kgFGF21變異體(變異體76)相同。亦如圖中可見，對於血糖及體重終點，1.0 mg/kg GLP-1(A8S)-V76-PEG雙功能融合蛋白質比FGF21(變異體76)-PEG+GLP-1(A8S)-PEG(1+1 mg/kg(細水平陰影柱；X形)及3+3 mg/kg(黑色水平柱；星形))之最大有效組合劑量更有效。

<110> 瑞士商諾華公司

<120> 治療代謝病症之雙功能蛋白質

<130> PAT054621

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<213> 智人

<400> 82

<210> 83

<211> 651

<212> DNA

<213> 智人

<400> 83

<210> 84

<211> 216

<212> PRT

<213> 智人

<400> 84

<210> 85

<211> 651

<212> DNA

<213> 智人

<400> 85

<210> 86

<211> 216

<212> PRT

<213> 智人

<400> 86

<210> 87

<211> 651

<212> DNA

<213> 智人

<400> 87

<210> 88

<211> 216

<212> PRT

<213> 智人

<400> 88

<210> 89

<211> 651

<212> DNA

<213> 智人

<400> 89

<210> 90

<211> 216

<212> PRT

<213> 智人

<400> 90

<210> 91

<211> 651

<212> DNA

<213> 智人

<400> 91

<210> 92

<211> 216

<212> PRT

<213> 智人

<220>

<223> 非天然胺基酸

<400> 92

<210> 93

<211> 651

<212> DNA

<213> 智人

<400> 93

<210> 94

<211> 216

<212> PRT

<213> 智人

<220>

<223> 非天然胺基酸

<400> 94

<210> 95

<211> 651

<212> DNA

<213> 智人

<400> 95

<210> 96

<211> 216

<212> PRT

<213> 智人

<220>

<223> 非天然胺基酸

<400> 96

<210> 97

<211> 651

<212> DNA

<213> 智人

<400> 97

<210> 98

<211> 216

<212> PRT

<213> 智人

<400> 98

<210> 99

<211> 651

<212> DNA

<213> 智人

<400> 99

<210> 100

<211> 216

<212> PRT

<213> 智人

<400> 100

<210> 101

<211> 651

<212> DNA

<213> 智人

<400> 101

<210> 102

<211> 216

<212> PRT

<213> 智人

<400> 102

<210> 103

<211> 651

<212> DNA

<213> 智人

<400> 103

<210> 104

<211> 216

<212> PRT

<213> 智人

<400> 104

<210> 105

<211> 651

<212> DNA

<213> 智人

<400> 105

<210> 106

<211> 216

<212> PRT

<213> 智人

<400> 106

<210> 107

<211> 651

<212> DNA

<213> 智人

<400> 107

<210> 108

<211> 216

<212> PRT

<213> 智人

<400> 108

<210> 109

<211> 651

<212> DNA

<213> 智人

<400> 109

<210> 110

<211> 216

<212> PRT

<213> 智人

<400> 110

<210> 111

<211> 651

<212> DNA

<213> 智人

<400> 111

<210> 112

<211> 216

<212> PRT

<213> 智人

<400> 112

<210> 113

<211> 651

<212> DNA

<213> 智人

<400> 113

<210> 114

<211> 216

<212> PRT

<213> 智人

<400> 114

<210> 115

<211> 651

<212> DNA

<213> 智人

<400> 115

<210> 116

<211> 216

<212> PRT

<213> 智人

<400> 116

<210> 117

<211> 651

<212> DNA

<213> 智人

<400> 117

<210> 118

<211> 227

<212> PRT

<213> 智人

<400> 118

<210> 119

<211> 684

<212> DNA

<213> 智人

<400> 119

<210> 120

<211> 474

<212> PRT

<213> 智人

<400> 120

<210> 121

<211> 484

<212> PRT

<213> 智人

<400> 121

<210> 122

<211> 483

<212> PRT

<213> 智人

<400> 122

<210> 123

<211> 493

<212> PRT

<213> 智人

<400> 123

<210> 124

<211> 473

<212> PRT

<213> 智人

<400> 124

<210> 125

<211> 483

<212> PRT

<213> 智人

<400> 125

<210> 126

<211> 235

<212> PRT

<213> 智人

<400> 126

<210> 127

<211> 708

<212> DNA

<213> 智人

<400> 127

<210> 128

<211> 9

<212> DNA

<213> 智人

<400> 128

<210> 129

<211> 37

<212> PRT

<213> 智人

<400> 129

<210> 130

<211> 177

<212> PRT

<213> 智人

<400> 130

<210> 131

<211> 177

<212> PRT

<213> 智人

<400> 131

<210> 132

<211> 28

<212> PRT

<213> 智人

<400> 132

Claims

一種雙功能融合蛋白質，其包含GLP-1受體促效劑區域及FGF21受體促效劑區域。
如請求項1之雙功能融合蛋白質，其包含GLP-1受體促效劑肽與FGF21變異體、連接子及PEG基團融合，以增強該GLP-1受體促效劑或FGF21變異體之生物功能的方式連接。
如請求項2之雙功能融合蛋白質，其中該FGF21變異體為變異體76。
如請求項3之雙功能融合蛋白質，其中該連接子為Fc。
如請求項3之雙功能融合蛋白質，其中該連接子為Fc變異體。
如請求項1之雙功能融合蛋白質，其中該蛋白質之序列係選自表1中所列之序列。
一種治療代謝病症之方法，其係藉由投與有需要之個體包含GLP-1受體促效劑及FGF21受體促效劑之雙功能融合蛋白質。
如請求項7之方法，其中與組合投與個別GLP-1受體促效劑及FGF21受體促效劑相比，該雙功能融合蛋白質改良個體之代謝參數。
如請求項7之方法，其中該雙功能融合蛋白質進一步包含表1之序列。