专利名称：生物活性肽和抗菌素的组合物及其应用的制作方法
本申请是1989年四月17日申请系列339292的继续部分。
本发明涉及生物活性肽，更确切地说，涉及含有生物活性肽和一种抗菌素的组合物及其使用;特别是选自以下的抗菌素杆菌肽、氨基苷、疏水性抗菌素、青霉素、单菌霉素或其衍生物或类似物。
已经公开了诸如多粘菌素B九肽这样的制剂，它可以破坏革兰氏阴性细菌外膜，增加诸如梭链孢酸、新生霉素和红霉素这样的抗菌素的抗微生物的能力。参阅Viljanen等人的“革兰氏阴性细菌对多粘菌素B九肽的敏感性”(AntimicrobialAgentsandChemotherapy，Vol25，No6，701-705页(1984年6月)。Viljanen等人在“革兰氏阴性细菌对血清和多粘菌素B九肽的协同杀菌作用的敏感性”(Can.J.Microbiol.Vol32，66-69页(1986))中，介绍了多粘菌素B九肽和血清在抗大肠杆菌(E.Coli)菌株、鼠伤寒沙门氏菌(Salmonellatyphimurium)菌株，克雷伯氏菌(Klebisiella)菌株、阴沟肠杆菌(Enterobactercloacae)菌株、流感假单胞菌(Pseudomonasinfluenzae)菌株方面的协同效应。Vaara等人曾公开了多粘菌素B九肽和新生霉素、梭链孢酸、红霉素、氯林可霉素、新青霉素Ⅲ、邻氯青霉素在抗平滑包封的大肠杆菌和平滑鼠伤寒沙门氏菌方面的协同效应。AntimicrobialAgentsandChemotherapyVol24，N01，107-113页(1983年7月)。
根据本发明的一个方面，提供了一种组合物，该组合物包括至少一种生物活性两亲性肽，和一种抗菌素;尤其是选自以下的抗菌素杆菌肽、氨基苷、疏水性抗菌素(包括但不限于红霉素及其衍生物或其类似物)，青霉素，单菌霉素或其衍生物或其类似物。
根据本发明的另一方面，提供了一种方法，对宿主给药，至少一种生物活性两亲性肽和一种抗菌素;特别是一种选自以下的抗菌素杆菌肽、氨基苷、疏水性抗菌素(包括但不限于红霉素及其衍生物或其类似物)，青霉素，单菌霉素或其衍生物或其类似物。
虽然本发明不限于任何理论上的推理，但可以认为本发明所使用的肽可以和细菌细胞的膜相互作用，而这种相互作用增强了上述抗菌素穿过膜的能力。然而应当指出，本发明的范围是不限于这类抗菌素。
杆菌肽及其衍生物和其类似物是一组多肽抗菌素。优选的杆菌肽是杆菌肽A。
氨基苷抗菌素包括妥布霉素、卡那霉素、丁胺卡那霉素，庆大霉素(如，庆大霉素C1、庆大霉素C2、庆大霉素C1a)，乙基西梭霉素、卡那霉素、和短杆菌肽、多粘菌素、万古霉素、和teichoplanin及其衍生物和类似物。优选的氨基苷是妥布霉素和庆大霉素，上述的氨基苷和杆菌肽是亲水性和水溶性的。
根据本发明可以使用的青霉素包括，但不限于，苄青霉素、氨苄青霉素，甲氧苯青霉素(二甲氧基苯青霉素)，羧噻吩青霉素、青霉素V(苯氧基甲基青霉素)，苯唑青霉素，邻氯青霉素、双氯青霉素、氟氯青霉素、羟氨苄青霉素和脒青霉素(amidiniocillin)。可以使用的优选青霉素是苄青霉素和氨苄青霉素。可以使用的优选单菌霉素是aztreonam。
本发明中可以使用的疏水性抗菌素的代表性实例有大环内酯类，如，红霉素.roxythromycin clarithromycin等;红霉素的9-N-烷基衍生物;麦迪霉素醋酸盐;azithromycin;flurithromycin;利福紫铆亭(rifabutin);rokitamycin;一种称为TE-031(Taisho)的6-0-甲基红霉素A;环戊哌利霉素(rifapentine)苯哌嗪利福霉素(benzypiperazinyl rifamycin)如，CGP-7040、CGP-5909，CGP-279353(ciba-Geigy);一种称为A-62514(Abbott)的在大环内酯的C11/C12位置上稠合一个环状甲氨酸酯的红霉素A的衍生物;AC-7230(Toyo Jozo)，苯并嗪并利福霉素(benzoxazino rifamycin);difficidin;dirithromycin;一种称为FCE-22250(Farmitalia)的3-N-哌啶子基甲基嗪甲基利福霉素SV(3-N-piperdinomethyl zaino methyl rifamycinSV);M-119-a(kirin Brewery)称为A-63075(Abbott)的6-0-甲基-1-4″-0-甲氨酰红霉素;带有二氮杂双环烷基侧链的3-甲酰基利福霉素SV-腙，如CGP-27557和CGP-2986(Ciba-Geigy);和具有一个3-0-α-L-克拉定糖基团的16原子数的大环内酯，如3-0-α-L-克拉定糖基脱环氧蔷薇霉素;太乐菌素和乙酰丁氯柳胺太东霉素(acyl demycinosyl tylosins)。
除了上述大环内酯类以外，也可以使用利福霉素、羧苄青霉素和新青霉素Ⅲ。
其它可以使用的抗菌素(不论是疏水或非疏水的)是50-S核糖体抑制剂如林可霉素、氯林可霉素和氯霉素等;以及具有一个大的类脂的内酯环的抗菌素，如mystatin;匹马菌素等。
优选的疏水性抗菌素是大环内酯类，尤其是红霉素及其衍生物和类似物。
本发明所用的生物活性两亲性肽一般是可溶于水的，其溶介浓度在中性PH的水中至少为20μg/ml。另外，这种肽结构可使肽分子具有挠性。当将肽置于水中时，它并不呈两亲性结构。当肽遇到油性表面或膜时，肽链会自己折叠成一个棒状结构。这种肽最好也是非溶血的，也就是说，它们在有效浓度下不会破坏血细胞。
一般情况下，这种肽至少有16个氨基酸，而且最好至少20个氨基酸、大多数情况下，这种肽不超过50个氨基酸。
一般情况下，本发明中所使用的生物活性肽是形成离子通道的肽。形成离子通道的肽或离子载体是一种可增加离子穿过自然的或合成的类脂膜的渗透能力的肽。B.Christensen等人在PNASVol85，5072-76页(1988，7)中描述了一种方法，该方法可以指出一种肽是否具有形成离子通道的性质。因此同样也能判断离子载体。本申请所使用的形成离子通道的肽是通过Christensen等人的方法测定具有形成离通道性质的肽。大多数情况下，本发明所使用的形成离子通道的肽，通过Christensen等人的方法测定，是形成阴离子通道的肽(增加阴离子渗透性的肽)。
两亲肽是一种具有疏水的和亲水的肽区的肽。
虽然这种生物活性的两亲的形成离子通道的肽能够形成离子通道，但是这种肽和上述抗菌素彼此的增效能力并不是一定取决于抗菌素经过这种通道而穿过膜的。因此，虽然这种形成离子通道的能力可以是本发明所使用的一种肽的特征，但是本发明并不局限于形成和/或使用这种通道作为肽和抗菌素相互增效机制的一部分。同样，虽然申请人相信这种肽可以和细菌的细胞膜相作用，而且这种相互使用是抗菌素和肽相互增效的机制，但本发明并不限于这种机制。
本文所用术语“增效”，是指生物活性两亲肽在增加上述抗菌素的抗靶细胞的生物活性是有效的，从而使予防，破坏或抑制靶细胞生长所需的抗菌素用量减少，和/或使予防，破坏或抑制靶细胞生长所需的肽用量减少。
向靶细胞使用生物活性两亲肽和抗菌素可以直接向细胞给药，或者向含有靶细胞的宿主通过内吸收或表面结药，以予防、破坏或抑制靶细胞的生长。通过使用生物活性两亲肽和抗菌素而可以予防、抑制或破坏其生长的靶细胞包括革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌。
例如，当红霉素不和上述肽一起使用时，它只能对革兰氏阳性细菌有效。申请人意外地发现，当红霉素和上述肽共同使用时，它可以增效到对革兰氏阴性细菌也呈现生物有效性。而且，对革兰氏阳性细菌，使用红霉素的量可以比通常使用量减少。此外，这种结果可以通过使用比常用量更低的肽量来实现。
本发明所使用的肽能够有选择地和细菌膜相互作用。
一般情况下，内吸收给药时，这种肽的使用剂量是每千克宿主体重1mg-500mg。当外用给药时，所用肽的浓度是0.1%-10%。
上述抗菌素或其衍生物或类似物，当外用时，一般使用浓度是约0.1-约10%。当内吸收使用时，抗菌素或其衍生物或类似物的一般用量是每天每公斤宿主体重1.25mg-约45mg。
根据本发明，将肽和一种上述抗菌素或其衍生物或类似物结合使用，作为抗菌素是有效的，并可用以抑制，予防或破坏诸如细菌的微生物的生长或繁殖。
该组合物对包括革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌的微生物具有广谱的有效抗菌活性。这种组合物可用于治疗或控制由对这些组合物敏感的生物体所引起的微生物感染。治疗可以包括向易于接受或结合微生物感染的宿主生物体或组织给药以抗菌量的这种肽和抗菌素。
该组合物还可以用作因微生物污染而感染的材料的防腐剂或消毒剂。
根据本发明的一个优选方案，与一种上述的那些抗菌素或其衍生物或类似物结合使用的肽，是一种具有至少16个氨基酸的碱性(带正电荷)的多肽，其中多肽包括至少8个疏水氨基酸和至少8个亲水氨基酸。更特别的是，疏水氨基酸是以两个相邻氨基酸为组，而每组的两个疏水氨基酸与另一组的两个疏水氨基之间相隔至少一个非疏水氨基酸(最好至少两个)，一般情况下不超过4个氨基酸，而且在疏水氨基酸对之间的氨基酸可以是或不是亲水性的。
亲水氨基酸一般也是以相邻两个氨基酸为一组，其中两个氨基酸中至少有一个是碱性亲水氨基酸，这种有两个亲水氨基酸的组彼此之间至少相隔一个非亲水氨基酸(最好至少两个氨基酸)，一般不超过4个氨基酸，在亲水氨基酸对之间的氨基酸可以是或不是疏水性。
根据本发明的一个最佳方案，多肽含有一个至少有4组氨基酸的链，每组由四个氨基酸组成。每组的四个氨基酸中有两个是疏水氨基酸，而每组的四个氨基酸中有两个是亲水氨基酸，其中每组的亲水氨基酸中至少有一个是碱性亲水氨基酸，而另一个是碱性或中性亲水氨基酸。
疏水氨基酸可以选自以下氨基酸丙氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸、异亮氨酸，亮氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、色氨酸和酪氨酸。中性亲水氨基酸可选自天冬酰胺、谷氨酰胺、丝氨酸和苏氨酸。碱性亲水氨基酸可选自赖氨酸、精氨酸和组氨酸。
每个组的四个氨基酸的顺序可以是ABCD，BCDA，CDAB或DABC，其中A和B各为一个疏水氨基酸，并且可以是相同或不同的，C和D中有一个是碱性亲水氨基酸，而C和D中的另一个是碱性或中性亲水氨基酸，并且它们可以是相同或不同的。在一个优选方案中，多肽链可以包含5或6组这种顺序。在每组中A，B，C和D的每一个在有些组或所有组中可以是相同的或者在有些组或所有组中可以是不同的。
该多肽链最好具有至少20个氨基酸，而不超过50个氨基酸。不过应当指出，多肽并不一定必须完全由上述氨基酸组成。多肽可以具有从形成多肽链的所说氨基酸组的任何一端或两端延伸的氨基酸，和/或在至少四个组中的一个或多个氨基酸组之间有氨基酸存在，而这些仍属本发明的范围。
氨基酸组可以重复氨基酸组，或者在不同组的氨基酸可以不同，只要在至少四个氨基酸组的每个组中有上述的两个疏水的和两个亲水的氨基酸。
因此在一个优选方案中，生物活性的多肽含有一个包括至少四组氨基酸的链，每个组含有四个氨基酸。每组的四个氨基酸中有两个是疏水的，至少一个氨基酸是碱性亲水的，而另一个是碱性或中性亲水的，并且该多肽链最好具有至少20个氨基酸，但不超过50个氨基酸。
在一个方案中，肽链中的至少四组氨基酸的每一组的顺序是A-B-C-D，B-C-D-A，C-D-A-B，或D-A-B-C，其中A和B是疏水氨基酸，C和D中的一个是碱性亲水氨基酸，而C或D中的另一个是碱性或中性亲水氨基酸。因此，所得的多肽链可以是以下顺序之一(X1)a(A-B-C-D)n(Y1)b(X2)a(B-C-D-A)n(Y2)b(X3)a(C-D-A-B)n(Y3)b(X4)a(D-A-B-C)n(Y4)b其中X1是D;C-D-或B-C-D-，Y1是-A或-A-B或-A-B-CX2是A-，D-A-或C-D-A-Y2是-B，-B-C或B-C-DX3是B-，A-B-，D-A-B-Y3是-C，-C-D，-C-D-AX4是C-，B-C-，A-B-C-Y4是-D，-D-A，-D-A-Ba是0或1;b是0或1而n至少是4。
应当清楚的是，肽链可以包括上述四氨基酸组之间的一些氨基酸，只是需要这些氨基酸组间的间隔和氨基酸上的电荷不改变该肽链所具有的两亲性和阳性电荷的特征和不会对该链的折叠特征有负影响，该链明显不同于上述四氨基酸组之间没有间隔时所具有的特征。
根据本发明，肽的有代表性的实例可以是
ⅠAla-Phe-Ser-Lys-Ala-Phe-Ser-Lys-Ala-Phe-Ser-Lys-Ala-Phe-Ser-Lys-Ala-Phe-Ser-LysⅡAla-Phe-Ser-Lys-Ala-Phe-Ser-Lys-Ala-Phe-Ser-Lys-Ala-Phe-Ser-Lys-Ala-Phe-Ser-Lys-Ala-Phe-Ser-Lys.
ⅢPhe-Ser-Lys-Ala-Phe-Ser-Lys-Ala-Phe-Ser-Lys-Ala-Phe-Ser-Lys-Ala-ⅣSer-Lys-Ala-Phe-Ser-Lys-Ala-Phe-Ser-Lys-Ala-Phe-Ser-Lys-Ala-Phe-Ser-Lys-Ala-Phe-ⅤLys-Ala-Phe-Ser-Lys-Ala-Phe-Ser-Lys-Ala-Phe-Ser-Lys-Ala-Phe-Ser肽可以具有从链的任何一端延伸的氨基酸。例如，链可以在“丙氨酸”端前面带有一个丝氨酸-赖氨酸顺序，和/或在“赖氨酸”端后面有一个丙氨酸-苯丙氨酸顺序。在“丙氨酸”和/或“赖氨酸”端也可以连接上其它的氨基酸。
同样，在任何具有至少四个上述顺序氨基酸组的多肽键中，例如，在第一个A-B-C-D组前链可以有一个C-D顺序在这些多肽链中的一个链的“A”和/或“D”端上也可以连接上其它的氨基酸顺序。在该链中还可以有一些氨基酸，它将一个或多个上述的四氨基酸组彼此之间隔开。
肽可以通过已知技术生产并且可得到基本上纯的产品。例如，可以在一种自动合成器上合成肽。(JournaloftheAmericanChemicalSociety，Vol85，2149-54页(1963))。也可以通过遗传工程技术生产这种肽。
根据本发明的另一个优选方案，和一种上述那些抗菌素或其衍生物或类似物结合使用的肽可以是一种magainin肽。
magainin肽可以是一种如MagaininⅠ、Ⅱ或Ⅲ的magainin或是它的类似物或衍生物。magainin肽可以包括下列碱性结构X12。
-R11-R11-R12-R13-R11-R14-R12-R11-R14-R12-R11-R11-R11-R14a-(R15)n-R14a-R14-其中R11是一种疏水氨基酸，R12是一种碱性亲水氨基酸;R13是一种疏水的、中性亲水的或碱性亲水的氨基酸;R14和R14a是疏水的或碱性亲水氨基酸，R15是谷氨酸或天冬氨酸，或者是一种疏水或碱性亲水氨基酸，而n是0或1。在一个优选方案中，R13是一种疏水的或中性亲水氨基酸，R14a是一种疏水氨基酸，而R15是谷氨酸或天冬氨酸。
因此，例如，magainin肽可以包括以下的结构Y12-X12，其中X12是上述碱性肽结构而Y12是(ⅰ) R12(ⅱ) R14a-R12;
(ⅲ) R11-R14a-R12;或(ⅳ) R14-R11-R14a-R12其中R11、R12、R14和R14a是同前面定义的。
一种magainin肽也可以有以下结构-X12-Z12-其中X12是同前面定义的而Z12是(ⅰ)R16其中R16是一种碱性亲水氨基酸或天冬酰胺或谷氨酰胺;
或(ⅱ)R16-R17，其中R17是一种中性亲水氨基酸、一种疏水氨基酸，或一种碱性亲水氨基酸。R17最好是一种中性亲水氨基酸。
一种magainin肽也可以具有以下的结构(Y12)a-X12-(Z12)b其中X12、Y12和Z12都同以上定义的，而a是0或1和b是0或1。
magainin肽也可以包括以下碱性肽结构X13R14-R11-R14a-R12-R11-R11-R12-R13-R11-R14-R12-R11-R11-R12-其中R11、R12、R13、R14和R14a都是上述氨基酸。
magainin肽也可以包括以下X13-Z13的结构;其中X13是上述的碱性肽结构而Z13是(R11)n-(R11)n-(R11)n-(R14a)n-(R15)n-(R14a)n-(R14)n-(R16)n-(R17)n-，其中R11、R14、R14a、R15、R16和R17是上述氨基酸，和n是0或1而且每个n可以是同样的或不同。
magainin肽一般包含至少14个氨基酸，而且可以包含最高达40个氨基酸。magainin肽最好具有22个或23个氨基酸。因此，上述的magainin肽的碱性肽结构可以在氨基端或羧基端，或在两端加上其它的氨基酸。
这种magainin肽的代表性实例，可以是具有以下基本顺序(以单字母编码表示)的肽及其合适的类似物和衍生物(a)(NH2)GIGKFLHSAGKFGKAFVGEIMKS(OH)or(NH2)(MagaininⅠ)(b)(NH2)GIGKFLHSAKKFGKAFVGEIMNS(OH)or(NH2)(MagaininⅡ)(c)(NH2)GIGKFLHSAKKFGKAFVGEIMN(OH)or(NH2)(MagaininⅢ)
下面是碱性结构的肽的衍生物或类似物的实例(d)(NH2)IGKFLHSAKKFGKAFVGEIMNS(OH)or(NH2)(e)(NH2)GKFLHSAKKFGKAFVGEIMNS(OH)or(NH2)(f)(NH2)KFLHSAKKFGKAFVGEIMNS(OH)or(NH2)magainin肽已描述于Proc.Natl.Acad.Sci.Vol84，5449-53页(1987，8)。本文所用的术语“magainin肽”是指碱性magainin结构以及其衍生物或类似物，包括但不限于代表性的衍生物或类似物。
根据另一个方案，与诸如杆菌素、妥布霉素或庆大霉素这样的抗菌素或其衍生物或类似物结合使用的肽可以是一种PGLa肽或XPF肽。
PGLa肽可以是PGLa或其类似物或衍生物。PGLa肽最好包含以下碱性肽结构X14-R11-R17-R12-R11-R14-R11-R11-R11-R14-R12-R11-R11-R12-R11-R11-R11-R12-其中R11、R12、R14和R17同以前所定义的。
PGLa肽一般包含至少17个氨基酸，而且可以包含多达40个氨基酸。因此，上文所述PGLa肽的碱性肽结构可以包括在氨基端或羧基端或在氨基、羧基两端的其它的氨基酸。
因此，例如，一种PGLa肽可以具有以下的结构-Y14-X14-其中X14是同前面定义的，而Y14是(ⅰ) R11;
(ⅱ) R14-R11其中R11是同前所定义的。
例如，一种PGLa类的肽也可以有以下结构-X14-Z14-其中X14是同前所定义的;而Z14是(ⅰ) R11;或(ⅱ) R11-R11其中R11是同前所定义的。
一种PGLa肽也可以具有以下结构(Y14)a-X14-(Z14)b其中X14;Y14和Z14同前所定义的，a是0或1而b是0或1。
一种XPF肽可以是XPF或其类似物或衍生物。XPF肽最好包括下列碱性肽结构X16-R11-R17-R12-R11-R14-R18-R17-R11-R14-R12-R11-R11-R12-R11-R11-R11-R12-R15-R11-其中R11、R12、R14、R15和R17同前面所定义的，R18是谷氨酰胺或天冬酰胺。
XPF肽一般包含至少19个氨基酸而且可以包含最多达40个氨基酸。因此，上述XPF的碱性肽结构可以在氨基端或羧基端或在氨基和羧基两端有其它的氨基酸。
因此，例如，一种XPF肽可以包含以下结构-Y16-X16-其中X16是上面所定义的而Y16是
(ⅰ) R11或(ⅱ) R14-R11其中R11和R14同上面所定义的。
一种XPF肽可以包含以下结构-X16-Z16-其中X16同上面所定义的而Z16是(ⅰ) R11;或(ⅱ) R11-R18;或(ⅲ) R11-R18-脯氨酸;或(ⅳ) R11-R18-脯氨酸-R12一种XPF肽也可以有以下结构(Y16)a-X16(Z16)b其中X16、Y16和Z16都同上面所定义的，a是0或1而b是0或1。
选用的XPF或PGLa肽，其特征是具有以下基本氨基酸顺序(单字母氨基酸编码)PGLaGMASKAGAIAGKIAKVALKAL(NH2)XPFGWASKIGQTLGKIAKVGLKELIQPK关于XPF和PGLa的综述报导可参阅Hoffman等人，EMBOJ.2711-714(1983);Andreu等人，J.Biochem.149531-535(1985);Gibson等人，J.Biol.Chem.2615341-5349(1986);和Giovannini等人，BiochemJ.243113-120(1987)。
根据另一个方案，与一种上述那些抗菌素或其衍生物或类似物结合使用的肽可以是一种CPF肽或其合适的类似物或衍生物。
一种碱性CPF肽结构及其类似物或衍生物在本文有时总起来称之为CPF肽。
CPF肽最好是包含以下肽结构X30-R21-R21-R22-R22-R21-R21-R23-R21--R21-R21-R23-R21-R21-R24R-25R21-其中R21是一种疏水氨基酸;
R22是一种疏水氨基酸或一种碱性亲水氨基酸;
R23是一种碱性亲水氨基酸;和R24是一种疏水或中性亲水氨基酸;和R25是一种碱性或中性亲水氨基酸。
上述碱性结构在下文以X30表示。
疏水氨基酸可以是丙氨酸、半胱氨酸，苯丙氨酸、甘氨酸、异亮氨酸，亮氨酸、蛋氨酸、缬氨酸，色氨酸和酪氨酸。
中性亲水氨基酸可以是天冬酰胺、谷氨酰胺、丝氨酸和苏氨酸。
碱性亲水氨基酸可以是赖氨酸、精氨酸和组氨酸。
CPF肽可以含有仅仅上述氨基酸或者可以在氨基端或羧基端或在氨基和羧基两端还有其它的氨基酸。一般来说，这种肽所含的氨基酸不超过40个。
含有上述碱性肽结构的CPF肽可以在氨基端带有1-4个其它的氨基酸。因此，这种优选肽可以由以下结构式表示Y30-X30-其中X30是上述碱性肽结构，而Y30是(ⅰ) R25-，或(ⅱ) R22-R25;或(ⅲ) R21-R22-R25;或
(ⅳ) R22-R21-R22-R25;最好是甘氨酸-R21-R22-R25-其中R21、R22和R25同前面所定义的。
碱性肽结构的羧基端也可以带有1-13个其它氨基酸。
在一个优选方案中，碱性结构可以在羧基端带有1-6个其它氨基酸，可以表示如下-X30-Z30，其中X30是上文定义的碱性肽结构而Z30是(ⅰ) R21-，(ⅱ) R21-R21-;
(ⅲ) R21-R21-R24;
(ⅳ) R21-R21-R24-R24;
(ⅴ) R21-R21-R24-R24-R26;
(ⅵ) R21-R21-R24-R24-R26-谷氨酰胺;或(ⅶ) R21-R21-R24-R24-R26-谷氨酰胺-谷氨酰胺其中R21和R24同前面所定义的，R26是脯氨酸或一种疏水氨基酸。
优选的肽可以用以下结构式表示(Y30)a-X30-(Z30)b其中X30、Y30和Z30都同前面所定义的，a是0或1，而b是0或1。
本发明所使用的CPF肽的代表性实例，在文献中已有描述，它们包含有以下顺序(单字母氨基酸编码)。
(1)GFGSFLGLALKAALKIGANALGGAPQQ(2)GLASFLGKALKAGLKIGAHLLGGAPQQ(3)GLASLLGKALKAGLKIGTHFLGGAPQQ(4)GLASLLGKALKATLKIGTHFLGGAPQQ(5)GFASFLGKALKAALKIGANMLGGTPQQ(6)GFGSFLGKALKAALKIGANALGGAPQQ(7)GFGSFLGKALKAALKIGANALGGSPQQ(8)GFASFLGKALKAALKIGANLLGGTPQQ有关CPF肽的综述报导可以参阅Richter，k.;Egger，R.;和Kreil(1986)J.BiolChem.261，3676-3680;Wakabayashi，T.Kato，H.，和Tachibaba，S(1985)NucleicAcidsResearch13，1817-1828.;Gibson，B.W.;Poulter，L，Williams，D.H.，和Maggio，J.E.(1986)J.Biol，Chem.261，5341-5349。
本发明可使用的CPF肽由以下表示(单字母氨基酸编码)G12S3LG4ALKA5LKIG678LGG9(10)QQ其中1＝F，L2＝G，A3＝F，L4＝K，L5＝A，G，T6＝A，T7＝H，N8＝A，M，F，L9＝A，S，T10＝P，L
用数字标记的氨基酸可以如上述用于任何结合中以便得到一种碱性CPF肽结构或一种类似物或衍生物。术语CPF肽包括碱性肽结构以及其类似物或衍生物。
在另一个方案中，和上述那些抗菌素或其衍生物或类似物结合使用的肽是一种西哥罗平(cecropin)，西哥罗平及其类似物和衍生物已描述于Ann，Rev.Microbiol1987，Vol41，103-26页，特别是第108页和Christensen等人的PNASVol85，5072-76页，该文作为参考引入本文。
术语“西哥罗平”包括碱性结构以及类似物和衍生物。
还有一个方案，与上述那些抗菌素或其衍生物或类似物结合使用的肽是一种肉瘤毒素(sarcotoxin)。肉瘤毒素及其类似物和衍生物描述于MolecularEntomology第369-78页，尤其是第375页(Alan.R.LissInc(1987))，该文作为参考引入本文。
术语“肉瘤毒素”包括碱性物质以及类似物和衍生物。
根据本发明可以使用的杆菌肽将是亲水性和水溶性的。优选的杆菌肽是杆菌肽A，它具有以下的结构
所使用的优选氨基苷抗菌素是妥布霉素和庆大霉素，妥布霉素具有以下的结构
庆大霉素(庆大霉素C1，庆大霉素C2和庆大霉素C1a)以及乙基紫苏霉素，具有以下的碱性结构
对于庆大霉素C1，R1和R2各是CH3，C4-C5键是一个单键而R3是H。对庆大霉素C2，R1是CH3，R2和R3各是H而C4-C5键是一个单键。对庆大霉素C1a，R1、R2和R3各是H而C4-C5键是一个单键，对乙基紫苏霉素，R1和R2各是H，R3是C2H5而C4-C5键是一个双键。
本发明范围内，可以使用的其它氨基苷还包括，但不限于，卡那霉素和丁胺卡那霉素，以及乙基紫苏霉素，短杆菌肽，多粘菌素，万古霉素和teichoplanin。卡那毒素和丁胺卡那霉素都是具有以下的碱性结构
对于卡那霉素;R是H，而对丁胺卡那霉素，R是
从红键球菌(streptoimyceserythreus)中分离出来的红霉素是所谓大环内酯化合物组中的一员。其碱性结构是一个大的连结有异常糖的内脂环。术语“大环内酯”是指有14-20个碳原子的链通过羧基和羟基的内酯缩合而形成的一个大环。其它的大环内酯包括竹桃霉素、螺旋霉素、北里霉素和碳霉素。红霉素具有以下的结构
也应当明白，其它大环内酯抗菌素，如rtoxythromycin，clarithromycin和上述的其它大环内酯，也可以用于本发明。
为了说明其它的大环内酯结构，除了上述的红霉素结构以外，下面给出一些实例。
rokitamycin具有下面的结构
CPG-7040，一种苯哌嗪利福霉素，具有如下结构
然而，应当清楚，本发明的范围不限于上述特定的大环内酯或大环内酯结构。
根据本发明，所使用的优选青霉素是苄青霉素(青霉素G)和氨苄青霉素(α-氨基-苄基青霉素)。苄青霉素具有以下的结构
根据本发明，可以使用的优选单菌霉素是aztreonam，其结构如下
但是，应当清楚，本发明的范围是不限於上述特定的抗菌素和抗菌素结构。
根据下面的实施例，将对本发明作进一步的描述，但是，本发明的范围并不局限于这些实施例。
实施例1将金黄色酿脓葡萄球菌(S.aureus)生长至中间对数期，然后在1/2浓度的胰蛋酶大豆培养基中稀释至103微生物/ml。该微生物培养以后，当将Z-52，MG-2(酰胺结尾的)、PGLa、CPF、Z-50、A-97.MagaininⅡ和Z-74肽各自单独加入微生物中时，以μg/ml为单位测定它们各自对金黄色酿脓葡萄球菌的最低抑菌脓度。“MG-2(酰胺)”是以酰胺结尾的MagaininⅡ，而“MagaininⅡ是以羧基结尾的MagaininⅡ，A-97肽的结构如下GIGKFLHSAGKFGKAFVKIMKS-酰胺Z-74肽的结构如下B-ALa-GIGKFLHAAKKFAKAFVAEIMNS-酰胺PGLa肽的结构如下GMASKAGAIAGKIAKVALKAL-酰胺。
当将20%的最小抑菌浓度的杆菌肽、妥布霉素或庆大霉素分别和肽一起加入到微生物中，然后测定每个肽的最小抑菌浓度(MIC)。所用的庆大霉素是庆大霉素C1，庆大霉素C1a和庆大霉素C2的混合物。对于实施例1-3，杆菌肽的最小抑菌浓度值是对金黄色酿脓葡萄球菌是2μg/ml，对大肠杆菌是64μg/ml而对绿脓假单胞菌(Pseudemanas aeruginosa)是＞256μg/ml。庆大霉素的最小抑菌浓度值是对金黄色酿脓葡萄球菌是256μg/ml，对大肠杆菌是2μg/ml，对绿脓假单胞菌是＞256μg/ml。妥布霉素的最小抑菌浓度值是对金黄色酿脓葡萄球菌是＞256μg/ml，对大肠杆菌是2μg/ml而对绿脓假单胞菌是128μg/ml。CPFZ-50肽具有上述CPF肽的第(8)个结构。Z-52肽是(ALSK)6NH2的结构。在表1列出了最小抑菌浓度(MIC)表1肽MIC单独的肽加有抗菌素杆菌肽庆大霉素妥布霉素Z-523281616MG-2酰胺25632432PGLa3216232A-973216432Magainin2256128432Z-50161628Z-74161648实施例2按照实施例1中的方法培养大肠杆菌生物体。培养后，测定实施例1中所述的每个肽单独对大肠杆菌的最小抑菌浓度，以及每个肽与20%最小抑菌浓度的杆菌肽结合使用的最小抑菌浓度。其结果列于下表2。
表2MIC肽单独的肽肽和杆菌肽
Z-5288MG-2酰胺164PGLa168Z-501616A-9784MagaininⅡ328(酰胺)Z-74168实施例3在本实施例中，按照实施例1的方法培养绿脓假单胞菌。培养后，测定上述肽单独的最小抑菌浓度，以及肽和20%最小抑菌浓度的杆菌肽相结合的最小抑菌浓度。其结果列于表3。
表3肽MIC单独的肽肽和杆菌肽Z-52162MG-2酰胺1288PGLa648Z-50324A-97324MagaininⅡ25616Z-741616实施例4在本实施例中，按照实施例1所述方法培养大肠杆菌或绿脓假单胞菌。培养后，测定上述肽单独的最小抑菌浓度，以及肽和20%最小抑菌浓度的苄青霉素或氨苄青霉素相结合的最小抑菌浓度。苄青霉素对大肠杆菌的最小抑菌浓度是64μg/ml，而氨苄青霉素对大肠杆菌是4μg/ml。其结果列于表4。
大肠杆菌表4MIC肽单独的肽肽和苄青霉素肽和氨苄青霉素Z-521616Mg2-酰胺64328PGLa3216MagaininⅡ643216Z-50328A-97321616Z-7448绿脓假单胞菌肽PGLa1283232Mg-2酰胺256128128实施例5按照实施例1所述方法培养大肠杆菌和绿脓假单胞菌。培养后，测定上述肽单独的最小抑菌浓度以及与20%最小抑菌浓度的单菌霉素抗菌素aztreonam相结合的最小抑菌浓度。aztreonam对大肠杆菌的最小抑菌浓度是2μg/ml，而对绿脓假单胞菌的最小抑菌浓度是8μg/ml。其结果列于下表5。
表5大肠杆菌MIC肽单独的肽肽和AztreonamZ-52162Mg2-酰胺6432PGLa324Z-50328A-97328MagaininⅡ6416Z-7448绿脓假单胞菌肽Z-523232Mg-2酰胺12864PGLa12864Z-506432A-973232MagaininⅡ256128Z-74328上述结果表明，当一种上述生物活性形成离子通道的肽与20%最小抑菌浓度的抗菌素，杆菌肽、妥布霉素、庆大霉素、苄青霉素、氨苄青霉素或aztreonam结合而加入时，大多数情况下，在抗金黄色酿脓葡萄球菌、大肠杆菌或绿脓假单胞菌时，在肽和抗菌素之间产生协同作用。在大多数情况下，在抗这些生物体中，当肽和抗菌素结合使用时，比单独使用肽或抗菌素所用的肽或抗菌素量要少。
实施例6在本例中，将测定对肺炎杆菌(K.pneumoniae)绿脓假单胞菌，大肠杆菌和金黄色酿脓葡萄球菌抗菌时，红霉素和生物活性两亲的形成离子通道的肽相结合的效应。
对下表6所列的每种细菌，将105细菌按中间对数期接种到200ml的1/2浓度的胰蛋白酶大豆培养基中。在37℃将这些细菌保温15小时。生物体培养后，分别测定在加入10mg/ml红霉素和不加入红霉素时，以MGN2表示的MagaininⅡ(以酰胺结尾)，CPF2-50(以酰胺结尾)肽，Z-52(以酰胺结尾)肽对每种细菌的以μg/ml表示的最小抑菌浓度。也测定了红霉素单独对每种细菌的最小抑菌浓度。以μg/ml为单位的最小抑菌浓度列于下表6。为了说明起见，在“红霉素(10μg/ml)”拦下的“+”和“-”分别标志有没有红霉素与一种生物活性的肽结合使用。肺炎杆菌、绿脓假单胞菌和大肠杆菌都是革兰氏阴性细菌。
表6最小抑菌浓度(MIC)红霉素MGN2CPFZ-52细菌(10μg/ml)酰胺Z-50酰胺酰胺红霉素肺炎杆菌-5＜0.51.5＞100+＜0.5＜0.5＜0.5绿脓假单胞菌-50-100＜5.05-15＞100+＜5.0＜0.5＜1.5大肠杆菌-5＜5.01.5＞100+0.5＜0.5＜0.5
上述结果表明，当一种表6所示的生物活性形成离子通道的肽加到10μg/ml的红霉素中时，肽和红霉素的这种结合可以有效地抑制所列的革兰氏阴性细菌，而单独使用红霉素时，抑制这些革兰氏阴性细菌的有效生物活性需要大于100μg/ml。将红霉素加到生物活性肽也能达到使用较少量的生物活性肽来抑制革兰氏阴性细菌。因此，当红霉素和一种生物活性两亲性形成离子通道的肽结合使用以抑制革兰氏阴性细菌生长时，可产生抗革兰氏阴性细菌的协同效应。
还发现，单独使用红霉素以抑制金黄色酿脓葡萄球菌，一种革兰氏阳性细菌，时的有效生物活性所需浓度是约0.6μg/ml-约1.25μg/ml，而单独使用酰胺结尾的MagaininⅡ抗金黄色酿脓葡萄球菌时则有效生物活性所需浓度大于250μg/ml，但是，将10μg/ml的酰胺结尾的MagaininⅡ和0.03μg/ml的红霉素结合，也呈现出抗金黄色酿脓葡萄球菌的有效生物活性。因此，这也表明，当红霉素和一种生物活性两亲性形成离子通道的肽结合使用以抑制革兰氏阳性细菌的生长时，也可以获得对革兰氏阳性细菌的协同效应。将红霉素加入到生物活性肽中能够减少抑制革兰氏阳性细菌的生物活性肽的用量。
上述的那些肽和/或抗菌素可以用于治疗各种宿主。根据本发明的一个优选方案，宿主是一种动物，而这种动物可以是人或非人动物。也可以将肽和抗菌素分开给药。例如，抗菌素可以内吸收给药而肽可以局部给药。
上述的那些肽和/或抗菌素可以以和无毒的药物载体或赋形剂，如填料、无毒缓冲剂、或生理盐水溶液相结合的各种药物组合物形式使用。这种药物组合物可以局部或内吸收方式使用而且可以制成任何适宜的形式，如液体、固体、半固体、注射液、片剂、软膏、洗剂、糊剂、胶囊或类似剂型。上述那些肽和/或抗菌素也可以和助剂、蛋白酶抑制剂或可配伍的药物结合使用，可以看到这种结合在控制有害微生物引起的感染是理想的或有利的。
当这种肽局部给药时，它是和一种水溶性赋形剂结合给药，所说的水溶性赋形剂是呈软膏、乳剂、洗剂、糊剂或类似物。可以使用的水溶性赋形剂的实例，包括，但不限于，如聚乙二醇的二元醇类，羟基纤维素，和KY冻胶。水溶性赋形剂最好是没有油状物质。
可以按一定的有效抗菌量将本发明的肽和抗菌素结合给药于宿主;尤其是一种动物。当用于抑制细菌细胞的生长时，不论是以混合物给药或是分开给药，这种结合用药要按有效抗菌量使用。当用于抑制真菌的生长时，这种成份要按有效抗真菌的量给药。
如肽和抗菌素在外用或局部给药中的代表性实例，肽可以按约0.1%-约10%W/W的量给药，而抗菌素的用量是约0.1%-约10%W/W。
在上述范围内，本发明可以有许多修改和变化，因此，在所附的权利要求范围内，本发明可以按不同于特定所描述的进行实施。
权利要求
1.一种给药的方法，包括向宿主给药至少一种生物活性的两亲肽，所述肽是一种形成离子通道的肽；和一种选自以下的抗菌素、杆菌肽、氨基苷抗菌素、青霉素、单菌霉素、疏水抗菌素50-S核糖体抑制剂、和具有一个大的类脂内酯环的抗菌素，所述生物活性两亲肽和所述抗菌素要按抑制宿主靶细胞生长的有效剂量给药。
2.根据权利要求1的方法，其中肽是一种具有至少16个氨基酸的碱性多肽，其中所述碱性多肽包括至少8个疏水氨基酸和至少8个亲水氨基酸。
3.根据权利要求2的方法，其中所述多肽包含有一个至少有四组氨基酸的链，所述至少四组氨基酸中的每一组都由四个氨基酸组成，其中每组四个氨基酸中有两个是疏水氨基酸，而每组四个氨基酸中有两个是亲水氨基酸，并且每组的亲水氨基酸中至少有一个是碱性亲水氨基酸而另一个亲水氨基酸是碱性或中性的亲水氨基酸。
4.根据权利要求3的方法，其中每个所述四氨基酸组的顺序是ABCD、BCDA、CDBA或DABC，其中A和B各是疏水氨基酸，并且可以相同或不同的，C和D中的一个是碱性亲水氨基酸，而C和D中的另一个是碱性或中性的亲水氨基酸，并且它们可以相同或不同。
5.根据权利要求1的方法，其中的肽是一种magainin肽。
6.根据权利要求5的方法，其中所述的magainin肽包含以下的碱性肽结构-R11-R11-R12-R13-R14-R12-R11-R14-R11-R12-R11-R11-R11-R14a-(R15)n-R14a-R14-其中R11是一个疏水氨基酸，R12是一个碱性亲水氨基酸，R13是一个疏水的，中性亲水的或碱性亲水的氨基酸，R14和R14a是疏水的或碱性亲水氨基酸，R15是谷氨酸或天冬氨酸，一个疏水氨基酸或一个碱性亲水氨基酸，n是0或1。
7.根据权利要求6的方法，其中R13是一个疏水的或中性亲水的氨基酸。
8.根据权利要求6的方法，其中R14a是一个疏水氨基酸。
9.根据权利要求6的方法，其中R15是谷氨酸或天冬氨酸。
10.根据权利要求5的方法，其中所述magainin肽具有以下碱性肽结构-R14-R11-R14a-R12-R11-R11-R12-R13-R11-R14-R12-R11-R11-R12-其中R11是疏水氨基酸，R12是一个碱性亲水氨基酸，R13是一个疏水的，中性亲水的或碱性亲水氨基酸以及R14和R14a是疏水的或碱性亲水的氨基酸。
11.根据权利要求10的方法，其中R13是一个疏水或中性亲水氨基酸。
12.根据权利要求10的方法，其中R14a是一个疏水氨基酸。
13.根据权利要求1的方法，其中肽是一个西哥罗平(cecropin)。
14.根据权利要求1的方法，其中肽是一个内瘤毒素(sarcotoxin)。
15.根据权利要求1的方法，其中肽是一个XPF肽。
16.根据权利要求1的方法，其中肽是一个PGLa肽。
17.根据权利要求1的方法，其中肽是一个CPF肽。
18.根据权利要求1的方法，其中所述的抗菌素是一种杆菌肽或其类似物或衍生物。
19.根据权利要求1的方法，其中所述的抗菌素是一种氨基苷抗菌素。
20.根据权利要求19的方法，其中所述氨基苷抗菌素是妥布霉素或其衍生物或其类似物。
21.根据权利要求19的方法，其中所述氨基苷抗菌素是庆大霉素或其衍生物或类似物。
22.根据权利要求1的方法，其中所述抗菌素是青霉素或其衍生物或类似物。
23.根据权利要求1的方法，其中所述抗菌素是单菌霉素或其衍生物或类似物。
24.根据权利要求1的方法，其中所述抗菌素是一种疏水抗菌素。
25.根据权利要求24的方法，其中所述疏水抗菌素是一种大环内酯抗菌素。
26.根据权利要求25的方法，其中所述大环内酯抗菌素是红霉素或其衍生物或类似物。
27.根据权利要求1的方法，其中所述抗菌素是一种50-S核糖体抑制剂。
28.根据权利要求1的方法，其中所述抗菌素具有一个大的类脂内酯环。
29.一种组合物包括(a)至少一种生物活性两亲肽，所述肽是一种形成离子通道的肽;和(b)一种选自以下的抗菌素包括杆菌肽，氨基苷抗菌素、青霉素、单菌霉素、疏水抗菌素、50-S核糖体抑制剂、具有一个大的类脂内酯环的抗菌素以及其衍生物和类似物。
30.根据权利要求29的组合物，其中所述成份(a)和(b)的含量是抑制靶细胞生长的有效量。
31.根据权利要求29的组合物，其中肽是一种具有至少16个氨基酸的碱性多肽，其中所述碱性多肽包括至少8个疏水氨基酸和至少8个亲水氨基酸。
32.根据权利要求31的组合物，其中所述多肽包含有一个至少有四组氨基酸的链，所述至少四组氨基酸中的每一组都由四个氨基酸组成，其中每组四个氨基酸中有两个是疏水氨基酸，而每组四个氨基酸中有两个是亲水氨基酸，并且每组的亲水氨基酸中至少有一个是碱性亲水氨基酸而另一个亲水氨基酸是碱性或中性的亲水氨基酸。
33.根据权利要求32的组合物，其中每个所述四氨基酸组的顺序是ABCD、BCDA、CDBA或DABC，其中A和B各是疏水氨基酸，并且可以相同或不同的，C和D中的一个是碱性亲水氨基酸，而C和D中的另一个是碱性或中性亲水氨基酸，并且可以相同或不同。
34.根据权利要求29的组合物，其中肽是一种magainin肽。
35.根据权利要求34的组合物，其中所述magainin肽包含以下的碱性结构-R11-R11-R12-R13-R14-R12-R11-R14-R11-R12-R11-R11-R11-R14a-(R15)n-R14a-R14-其中R11是一个疏水氨基酸、R12是一个碱性亲水氨基酸、R13是一个疏水的、中性亲水或碱性亲水的氨基酸，R14和R14a是疏水的或碱性亲水氨基酸，R15是谷氨酸或天冬氨酸，一个疏水氨基酸或一个碱性亲水氨基酸，而n是0或1。
36.根据权利要求35的组合物，其中R13是一个疏水的或碱性亲水氨基酸。
37.根据权利要求35的组合物，其中R14a是一个疏水氨基酸。
38.根据权利要求35的组合物，其中R15是谷氨酸或天冬氨酸。
39.根据权利要求34的组合物，其中所述magainin肽具有以下碱性肽结构-R14-R11-R14a-R12-R11-R11-R12-R13-R11-R14-R12-R11-R11-R12-其中R11是一个疏水氨基酸，R12是一个碱性亲水氨基酸，R13是一个疏水的，中性亲水或碱性亲水氨基酸，R14和R14a是疏水或碱性亲水的氨基酸。
40.根据权利要求39的组合物，其中R13是一个疏水或碱性亲水氨基酸。
41.根据权利要求39的组合物，其中R14a是一种疏水氨基酸。
42.根据权利要求29的组合物，其中肽是一种西哥罗平。
43.根据权利要求29的组合物，其中肽是一种肉瘤毒素。
44.根据权利要求29的组合物，其中肽是一种XPF肽。
45.根据权利要求29的组合物，其中肽是一种PGLa肽。
46.根据权利要求29的组合物，其中肽是一种CPF肽。
47.根据权利要求29的组合物，其中所述抗菌素是一种杆菌肽或其衍生物或类似物。
48.根据权利要求29的组合物，其中所述抗菌素是一种氨基苷抗菌素。
49.根据权利要求48的组合物，其中所述氨基苷抗菌素是妥布霉素或其衍生物或类似物。
50.根据权利要求48的组合物，其中所述氨基苷抗菌素是庆大霉素或其衍生物或类似物。
51.根据权利要求29的组合物，其中所述抗菌素是一种青霉素或其衍生物或类似物。
52.根据权利要求29的组合物，其中所述抗菌素是一种单菌霉素或其衍生物或类似物。
53.根据权利要求29的组合物，其中所述抗菌素是一种疏水抗菌素。
54.根据权利要求53的组合物，其中所述疏水抗菌素是一种大环内酯抗菌素。
55.根据权利要求54的组合物，其中所述大环内酯抗菌素是红毒素或其衍生物或类似物。
56.根据权利要求29的组合物，其中所述抗菌素是一种50-S核糖体抑制剂。
57.根据权利要求29的组合物，其中所述抗菌素具有一个大的类脂内酯环。
全文摘要
一种组合物，含有至少一种生物活性两亲肽，所述肽是一种形成离子通道的肽，和一种选自以下的抗菌素杆菌肽、氨基苷、青霉素、单菌霉素、疏水抗菌素、50-S核糖体抑制剂、具有一个大的类脂内酯环的抗菌素以及其衍生物或类似物。生物活性两亲肽和抗菌素可以按有效抑制靶细胞生长的量给药。生物活性两亲肽和抗菌素可以相互增效。
文档编号A61P31/04GK1046462SQ90103608
公开日1990年10月31日 申请日期1990年4月17日 优先权日1989年4月17日
发明者迈克尔·扎斯洛夫, 巴里·贝科威茨 申请人:麦盖宁科学有限公司