CN100424182C - 衰老相关疾病早期发作的检测与治疗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的某些特性涉及检测一个患者的衰老相关疾病的早期发作或发展以及患者的易感性的方法。在某些方面本发明涉及评估患者与等位基因IL-1类型1,类型2和/或类型3的基因型相关的评估。在其他的方面,本发明涉及选择治疗方案,确定衰老相关的生物标记,监测衰老相关疾病的进程以及确定延迟或者降低衰老相关疾病发作的方法。

Description

衰老相关疾病早期发作的检测与治疗方法
背景技术
衰老的细胞和遗传原因
衰老,也称为老化,是一种身体的不同的器官和组织的时间依赖性的功能的降低、虽然最终所有的人都必须经历衰老,衰老发生的速率在个体间差异非常大。环境因素和遗传因素共同引起衰老速率的变化。人类和动物存活和长寿的研究表明可遗传的因素强烈影响衰老过程。此外,几个人们熟知的遗传学病症导致个体经历成熟前的衰老。例如。具有沃纳(Werners)综合征的个体在他们的青少年会表现出不同的衰老症状,并且一般在30岁前死去(Yu等。1996 Science 272:258;Ye等。1997 Am.J.Med.Genet,68:4940)。
衰老具有细胞相关性,该相关性可能是整个有机体衰老的部分机制。衰老相关现象可以看成是在特定细胞型的功能受损或者异常。举例而言,衰老可能是因为以下的任何在细胞水平上的变化导致的:增加了细胞凋亡的同一性,不能进行进一步的细胞分裂,细胞修复系统的突变,以及基因表达的改变(基因表达的改变可能有不同的原因,如,生长激素或者性激素的退缩或者反应活性氧末端-产物和糖化的末端产物的积累)。这样,尽管衰老作为一个过程影响整个机体,目前已经有更进一步的证据表明,在一个单细胞或者细胞培养中发生的事件可能是衰老过程中重要的诱发因子或者制造者。
在一个衰老过程的例子中,起皱纹的皮肤与细胞内的事件有关。起皱纹的皮肤在衰老的个体中是一种普遍的现象。起皱纹的皮肤主要是由,细胞如成纤维细胞降低了修复皮肤损伤的能力所导致,尤其是降低对胶原纤维损伤的修复,在根大程度上,胶原纤维对于皮肤提供了皮肤的结构支持。最近针对衰老中的成纤维细胞的全基因组分析表明,在这些细胞中用于产生和重构胶原纤维和胞外基质所需的很多基因表达已经被打乱(Ly等。(2000)Science 287:2486)。相似的细胞学机制很可能是在人类生物学中的各个方面,从免疫系统到神经系统功能衰老效应的基础。
正常的人细胞具有有限寿命,其决定于细胞可以进行复制的次数。当细胞进入到非分裂状态时,细胞表现出了一些变化,这些变化的出现影响了整个机体衰老相关的病理学。例如,组织原来状态稳定的重建,如身体的结构要素,包括皮肤,骨骼,和结缔组织,需要特定细胞的复制,如成纤维细胞和成骨细胞。在特定时期,在组织的任何片段,总有一定比例的细胞在复制,该比例的增加或者降低以在组织中的刺激以及生物化学调控的过程为基础。如果较少的细胞对于复制信号能够应答,组织片段将在其再生和重建的能力上达到一种折衷平衡。例如,在40-50年龄中骨经常进行重建同时也不明显地丧失结构完整性。这一事件的发生归因于破坏骨的破骨活性和建造骨的成骨活性之间紧密的联系。如果两个过程不协调,例如,成骨活性对于应答的反应活性较小地降低将导致骨完整性的丧失。
在某些方面,与重建类似的过程也发生在正常的伤口愈合过程中。当在组织上发生某种损伤或者有不利的刺激,身体的反应为在特定的受伤部位,发生一种程序化的细胞迁移,复制以及特定基因的表达等一系列事件,结果导致受伤组织的修复和再生。这一过程的一个主要部分就是在受伤部位细胞的复制。如果能够复制细胞的比例降低,那么在受伤区域最终的完整性将受到不利影响。
尽管当细胞不复制时,它们通过表达化学物质来参与组织的功能,这些化学物质参与这些组织的调控和应答。这就是细胞的“显性表达”而且是基因表达选择性和协调性的结果。已经确立了衰老细胞改变了基因表达模式而且因此很可能也改变了组织的功能。而且,最终成为身体的功能,这样的正常细胞功能的改变可以解释衰老细胞为何不能去除有毒废物,导致钙化产物和淀粉样物的积累,这些一般都是衰老疾病的特征。
非转化细胞,当生长于有适当的生长因子和胞外基质的培养基中,将进行分裂而且分裂可以持续一段时间,但是生长于培养基中,最终导致生长停止(Hayflick L.(1975)Fed.Proc.34:9-13)。这一现象目前看起来是细胞生物学中的固有部分,起于细胞的重复分裂(有丝分裂时间)而不是环境损伤的积累或必需的微量元素或营养物质的缺乏(慢性或代谢时间)(Dell’Orco等(1973)77:356-60;Harley等(1978)J.cell Physiol.97:509-16)。假设有丝分裂钟为端粒的长度(Harley CB(1991)Mutat.Res.256:271-82)。此机制,细胞通过此机制计算它们的分裂,看起来不仅仅是一个计算机制而且是细胞衰老程序信号的一部分。在非转化的,躯体细胞中,其缺少端粒酶,细胞的持续分裂会导致端粒长度的渐进性缩短。这样的染色体的缩短最终会危害到进一步的DNA合成,培养基中生命的结束以G1/S期捕获为特征。端粒酶的催化亚基转入非转化细胞表现出在培养基中生命的延长(Bodnar等(1998)Science 279:349-52)。在衰老过程中发生端粒的缩短;然而与衰老导致的端粒缩短相关的重要的个体间差异的存在也意味着在此过程中环境的和基因的因素最有可能发挥作用。
端粒缩短和随后的复制衰老可能反映了细胞积累的氧化损伤。依赖于衰老的端粒酶的缩短在体外通过加入一种抗氧化性样式的抗坏血酸来衰减。这一过程可能在免疫系统的衰老中起非常重要的作用。此外,增强的端粒酶的不稳定性和降低的生长潜力与在具有乳腺癌或者卵巢癌家族史的女性的卵巢表面上皮的卵巢致癌作用相关。由于增加的细胞衰老的遗传学畸变可能导致恶性转化和癌变易感性提高。最后,端粒的缩短可能在血管内皮细胞的衰老以及动脉粥样硬化疾病的发展中起重要作用。在培养的内皮细胞中,端粒酶活性的降低先于衰老表型的发展,而且有趣的是,氧化氮,一个重要的防止动脉粥样化的重要因子,其可以显著地降低内皮细胞的衰老以及衰老依赖性地抑制端粒酶的活性(Vasa等。(2000)Circulation Res.87:540-542)。
在细胞培养中,细胞有丝分裂的时相是通过累积的群体的加倍(CPDs)来测定的。在培养基中的生命末期的CPDs数目,在某种程度上,它是细胞型特异的。这一变化可以反映先于细胞培养发生的细胞分裂的数目,或者其可以表明其它的细胞特异的机制的作用。在细胞的衰老程序和整个机体的衰老仍然还不清楚。来源于较老个体的培养成纤维细胞经历了较少的CPDs数目,但是它们之间的关系目前仍然不是很精确。此外,人血管内皮细胞的端粒长度随着目的物的年龄的增大而减小,而且在动脉斑培养的细胞中表现出典型的寿命缩短(Chang等。(1995)PNAS 92:11190-11194)。总的来说,在培养中似乎接近生命终点的细胞表现出了表型的变化而且其非常可能地与总体的衰老过程相关。
IL-1基因簇的遗传学
IL-1基因簇位于2号染色体的长臂上(2q13)并且在430Kb的区域中含有至少IL-1α(IL-1A),IL-1β(IL-1B),和IL-1受体拮抗剂(IL-1RN),(Nicklin,等。(1994)Genomics,19:382-4)。拮抗分子,IL-1α和IL-1β,具有潜在的炎症前的活性可以起始发动很多炎症的级联反应。它们的作用一般经由其它的细胞因子如IL-6和IL-8的诱导,从而导致白细胞的激活并且补充至受伤组织,局部产生血管作用因子,在脑中的发热应答以及在肝脏中急性阶段的应答。所有这三者IL-1分子以不同的亲和性结合于型I和型II的IL-1受体,但是只有型I的受体传导一种信号至细胞的内部。与此相反,型II受体从细胞的膜上脱落并且以诱导物的受体起作用。受体拮抗剂和型II受体,因此,两者均在作用时有抗炎症作用。
已知IL-1基因簇的某些等位基因与特定的疾病状态相关。例如,已经表明IL-1RN等位基因2与冠状动脉疾病相关(PCT/US/98/04725,和USSN08/813456),骨质疏松症(美国专利No.5,698,399),糖尿病肾病(Blakemore,等.(1996)Hum.Genet.97(3):369-74),斑形脱发(Cork,等.,(1995)J.Invest.Dermatol.104(5 Supp.):15S-16S;Cork,等。(1996)Dermatol Clin 14:671-8),格雷夫斯病(毒性弥漫性甲状腺肿)(Blakemore,等。(1995)J.Clin.Endocrinol.80(1):111-5),卡普兰综合征(系统性红斑狼疮)(Blakemore,等。(1994)Arthritis Rheum.37:1380-85),硬化性苔癣(Clay,等。(1994)Hum.Genet.94:407-10),和溃疡性结肠炎(Mansfield,等.(1994)Gastoenterol.106(3):637-42)相关。
此外,已经发现从IL-1A的分子标记-889等位基因2和IL-1B(TaqI)的从分子标记+3954等位基因2与牙周疾病相关联(美国专利号No.5,686,246;Kornman和diGiovine(1998)Ann Periodont 3:327-28;Hart和Kornman(1997)Periodontol 2000 14:202-15;Newman(1997)Compend Contin Educ Dent 18:881-4;Kornman等。(1997)J.Clin Periodontol 24:72-77)。也发现从IL-1A的分子标记-889等位基因2与幼年期慢性关节炎相关,尤其是慢性虹膜睫状体炎(McDowell,等。(1995)Arthritis Rheum.38:221-28)。发现从分子标记+3954的IL-1B(TaqI)等位基因2与在DR3/4病人的牛皮癣和胰岛素依赖性糖尿病相关(di Giovine等。(1995)细胞因子7:606;Pociot,等.(1992)Eur J.Clin,Invest.22:396-402)。此外已经发现IL-1RN(VNTR)等位基因1与糖尿病视网膜病变有关联(参见USSN09/037472,和PCT/GB97/02790)。更进一步,已经发现IL-1RN(VNTR)等位基因2与来自北美和欧洲的高加索人群的溃疡性结肠炎有关联(Mansfield,J.等.,(1994)Gastroenterology 106:637-42)。有趣的是,这一关联在北欧犹太人群的人种中尤其强。(PCTWO97/25445)。
基因型筛查
用于筛查遗传性疾病的传统方法即依赖于确定异常基因的产物(如,镰状细胞性贫血)或者异常的表型(如,智力低下)。这些方法对于晚期发作的遗传性疾病的效应有限,而且有些表型不易于确定,如,一种对于早期衰老的易感性。随着简单廉价的遗传学筛查方法的发展,目前有可能确定对于产生这种疾病的倾向,尽管当这种病症是多基因起源。通过分子生物学手段可以筛查的疾病的数目随着对多因子紊乱的遗传学背景了解的深入而持续增加。
遗传学筛查(也称作基因型或者分子筛查),可以广泛地定义为确定病人是否含有可以引起或者改变一种疾病状态的突变(或者等位基因或者多态性)或者与引起或者改变一种疾病状态突变相“关联”的测定。关联是指一种在基因组中的DNA序列相近的现象,这样这些DNA更倾向于共同遗传。两个序列由于共遗传的选择性优势而可能是连锁状况。更为典型的是,由于在两个序列多态性之间的区域发生减数分裂重组事件的频率相对较少,所以两个多态性序列共遗传也较少。共遗传的多态性等位基因被认为相互间连锁不平衡,因为在已知的人群中,他们倾向于在任何特定的人群中既可以一起发生或者一起不发生。实际上,已经发现在已知的染色体区域的多态性的相互的连锁不平衡,被定义成一个类似的稳定性的“单倍型”。与之相反,在两个多态性位点之间发生重组事件,从而使它们分离进入分别的同源染色体中。如果在两个物理连锁的多态性之间的减数分裂重组发生的频率足够高,两个多态性似乎很可能独立地分离并且在一个连锁平衡体中。
由于在两个分子标记间的减数分裂的重组频率一般与它们在染色体上的物理图谱的距离成比例,“热点”以及受抑染色体重组区域的出现的产生可以导致在两个标记间的物理图谱和重组距离之间的差异。因此,在某些染色体区域,分布于广阔染色体区域的多态性位点可能在相互间产物的连锁不平衡体,而且藉此详细说明了一个广阔分布的遗传学单体。更进一步,发现与这一单倍型连锁中在引起疾病的突变体的地方,该单体的一个或者多个多态性等位基因可以用于疾病进展的诊断或者疾病进展预测的可能性指示剂。如果疾病的突变在最近出现,这一在不同良性多态性和一个引起疾病的多态性之间的关联就会发生,因此通过重组事件还没有过去足够的时间形成平衡体。因此确定其跨度或者连锁于引起疾病的突变改变的人单倍型用于预测疾病具有遗传引起疾病的突变的个体的可能性预测手段。重要的是,可以利用这一诊断或者预测程序而没有必要确定和分离引起实际上疾病的损害。因为要精确确定涉及于疾病过程的分子缺陷可能困难和不经济,尤其是在多因子疾病的情况下,如炎症性的病症,因此上述描述是有意义的。
实际上,在一疾病和IL-1多态性之间的统计学相关性并不表明一定是多态性直接引起了疾病。相关的多态性可以是良性等位基因的突变体,其连锁于(如与连锁不平衡体的连接)一个引起疾病紊乱的突变,该突变发生于最近的人类进化事件中,以至于在通过重组事件插入到染色体片段形成平衡体时还没有过去足够的时间。这样,为了诊断和预测分析特定的疾病,可以利用测定一个与疾病相关的多态性的等位基因而不必考虑多态性是否直接涉及到该疾病的病源。进一步,当一个已知的良性的多态性位点与一个明显的引起疾病的多态性位点是连锁的不平衡体,而且在与良性多态性位点的不平衡连锁的其他的多态性位点也非常可能是与引起疾病的多态性位点是不平衡连锁。这样这些其他的多态性位点也是诊断或者预测的有可能具有通过遗传引起疾病的多态性位点。实际上,一旦已经建立了特定疾病或者病症与相应的人单倍体的关系,一个宽范围的人单倍型(描述了一套连锁的多态性标记的等位基因的共遗传的典型样式)可以用作诊断目的的靶点。这样,确定一个特定疾病的病人个体的可能性可以通过特定的一个或者多个疾病相关联的多态性等位基因来进行(或者一种或者多种疾病相关的单倍型)而不必要确定或定性遗传学变异的原因。
假设衰老相关的病人的发作部分是通过遗传因子来确定,确定这些遗传学因子,且开发出在单一个体中确定这些因子的方法将是需要的。
发明概述
总的来说,本发明涉及某种IL-1基因型是对衰老的遗传学影响的指示物,而且与细胞内的衰老的过程具有机制性关联。在某些方面,本申请涉及确定个体对早期发作疾病的易感性或者一种衰老相关病症(EOA)的病情发展的方法。在一个方面,本发明的一种方法包括获得一个来自一个个体的核酸样品,而且测试是否存在至少一种EOA-相关的IL-1单倍体的等位基因如样式1,样式2和/或样式3。
在某一实施方案中,本发明的衰老相关病症包括损害的结缔组织功能,心血管疾病,衰老相关癌症,异常免疫系统功能和受损的神经功能。在另外的实施方案中,本发明的衰老相关病症是那些病症,其导致至少部分是从积累的钙化产物和淀粉样物,氧化损伤或者反应性氧种类产物的增加。在优选的实施方案中,衰老相关病症是细胞衰老的部分结果,包括增加了凋亡,减少了细胞进行分裂的能力,细胞修复系统的突变,以及由之形成不需要的副产物,如糖化副产物或者氧化损伤的副产物而引起的在细胞行为上的变化。更进一步,许多上述疾病是致命的,而且因此可以理解本发明的方法可以用于检测出平均寿命较短的原因。
在优选的实施方案中,本发明的衰老相关疾病包括以下:骨质疏松症、骨关节炎、减少的软骨细胞蛋白多糖合成、降低的伤口愈合、起皱纹的皮肤、类风湿性关节炎、淀粉样变性、Alzheimer病、2型糖尿病、T细胞增殖的下降、增加的IL-1合成、对IL-1的应答性下降、对感染抗性的下降、海马神经元受损后的长期强化能力、突触可塑性的降低、失意、失聪、眼睛的病变、包括但不限于视网膜变性、忧郁症、失眠、学习能力受损、子宫内膜癌、前列腺癌、卵巢癌、乳癌、冠状动脉疾病、脑血管疾病(例如、但不限于、中风)、外周动脉疾病、动脉粥样硬化、充血性心力衰竭和高血压。
进一方面,本发明与内皮细胞数量加倍相关的疾病有关,在一个具体的例子中,存在样式1或者样式2的IL-1等位基因,其表明了内皮细胞分裂潜能的下降,这样下降的潜能可能与多种疾病与紊乱有关。例如血管生成过程中需要内皮细胞的分裂来形成新生的血管。血管生成发生于多种疾病状态,肿瘤转移以及内皮细胞的异常生长。作为血管生成过程的结果产生的脉管系统支持在这些疾病中看到的病理学损伤。由于未受调控的血管生成产生了不同的病理学状态一并分为血管生成依赖性或者血管生成相关性疾病。血管生成也包括了如伤口愈合和再生的正常过程。
在进一步的实施方案中,样式1单倍型优选的等位基因包括:IL-1A(222/223)等位基因3,IL-1A(gz5/gz6)等位基因3,IL-1A(-889)等位基因2,IL-1B/IL-1RN基因内部区域的gaat.p33330标记的等位基因4,IL-1B/IL-1RN基因内部区域的Y31标记的等位基因6,IL-1RN(+2018)等位基因1,IL-1A(+4845)等位基因2,IL-1B(-3737)等位基因1,IL-1B(+3954)等位基因2,和IL-1RN(VNTR)等位基因1。
在另一个实施方案中,样式2的单倍体中优选的等位基因包括:IL-1A(222/223)等位基因4,IL-1A(gz5/gz6)等位基因4,IL-1A(-889)等位基因1,IL-1B/IL-1RN基因内部区域的gaat.p33330标记的等位基因3,IL-1B/IL-1RN基因内部区域的Y31标记的等位基因3,IL-1RN(+2018)等位基因2,IL-1A(+4845)等位基因1,IL-1B(-3737)等位基因1,IL-1B(+3954)等位基因1,和IL-1RN(VNTR)等位基因2。
在进一步的实施方案中,样式3单倍型优选的等位基因包括:IL-1A(-889)等位基因1,IL-1A(+4845)等位基因1,IL-1B(-3737)等位基因2,IL-1B(+3954)等位基因1,和IL-1RN(+2018)等位基因1,和IL-1RN(VNTR)等位基因1。
在特别优选的实施方案,至少一个被检测的等位基因选自IL-1RN(VNTR)等位基因2、IL-1RN(+2018)等位基因2、IL-1A(+4845)等位基因2和IL-1B(+3954)等位基因2。
在另一方面,本发明提供了一种方法,用于确定一个生物标记,其用于测定一个衰老相关的表型,该方法包括在至少一种具有一个与EOA相关的等位基因中测定一个生物标记,并且在至少一个不具有EOA-相关的等位基因中测定所述的生物标记。在具有或者不具有EOA-相关的等位基因的个体间显示出一种实质差异的生物标记是将有用于监测和预测EOA-相关事件的生物标记。在另一个实施方案中,一个生物标记可能通过测定在具有或者不具有EOA-相关的等位基因的细胞培养基中的生物标记来确定。
在另外的方面,本发明提供了一种方法,用于筛查测试物来确定一种很可能会阻止或者减少一种衰老相关疾病的早期发作的待测物。本发明的方法包括使用测试物接触含有包括至少一种样式1或者样式2单倍体的等位基因DNA的细胞;而且在所述的测定物中观察至少一种生物标记,其中从一种衰老相关表型到一种非衰老相关表型的生物标记的变化来确定一种很可能会阻止或者减少一种衰老相关疾病或病症早期发作的待测物。
在进一步的方面,本发明提供了一种用于筛查基因的方法,来识别很可能会阻止或者减少受试者衰老相关疾病的早期发作的基因,所述的方法包括在引起待测试基因进入一个或者多个所述细胞的条件下,使用一种测试基因与含有包括至少一个样式1或者样式2单倍体的等位基因的DNA的细胞接触;而且在所述的受试者中观察至少一种生物标记,其中通过从一种衰老相关表型到一种非衰老相关表型的生物标记的变化来确定一种很可能会阻止或者减少一种衰老相关疾病或病症的早期发作的待测基因。
在另一方面,本发明提供了一种方法,用于阻止或者减少一种衰老相关疾病的早期发作。在一个实施方案中,用按照上述的方法确定的物质或者基因与受试样品进行接触。进一方面,本发明提供了一种方法用于阻止或者减少培养细胞的衰老。
在另一方面,本发明提供了一种方法,用于确定受试者中衰老相关疾病的进程。本方法包括观察至少一种按照上述方法所确定的生物标记,并且确定生物标记证明的衰老相关的表型的程度。衰老相关表型证明的生物标记的强度越强,衰老相关疾病的进程则越晚。
另一方面,本发明提供一种用于确定人类对象衰老相关病征早期发作或发展的易感性的试剂盒,其包括评估关于至少一个IL-1A(+4845)等位基因的人类对象的基因型,其中IL-1A(+4845)等位基因的存在或缺少提供了人类对象对衰老相关病征早期发作或发展的易感性的信息,其中所述衰老相关病征选自骨质疏松症、骨关节炎、减少的软骨细胞蛋白多糖合成、降低的伤口愈合、起皱纹的皮肤、类风湿性关节炎、淀粉样变性、Alzheimer病、2型糖尿病、T细胞增殖的下降、增加的IL-1合成、对IL-1的应答性下降、对感染抗性的下降、海马神经元受损后的长期强化能力、突触可塑性的降低、失意、失聪、眼睛的病变、忧郁症、失眠、学习能力受损、癌、冠状动脉疾病、脑血管疾病、外周动脉疾病、动脉粥样硬化、心血管疾病、受损的神经功能、免疫系统功能异常、虚弱、肌肉萎缩。
该试剂盒含有一种或多种寡聚核苷酸,其中该寡聚核苷酸包括5’和3’端与IL-1位点单倍型至少一个等位基因杂交的寡聚核苷酸。
其中所述的寡聚核苷酸扩增25到2500个碱基对的序列。
优选的,所述的寡聚核苷酸扩增100到500个碱基对的序列。
再一方面,本发明提供一种用于确定成年高加索人衰老相关病征早期发作或发展的易感性的试剂盒,其包括评估关于至少一个IL-1A(+4845)等位基因的人类对象的基因型,其中IL-1A(+4845)等位基因的存在或缺少提供了成年高加索人对衰老相关病征早期发作或发展的易感性的信息。
在优选实施方案中,进一步包括检测选自如下组的一个等位基因:IL-1A(222/223)等位基因4,IL-1A(gz5/gz6)等位基因4,IL-1A(-889)等位基因1,IL-1B/IL-1RN基因间区域的gaatp33330标记的等位基因3,IL-1B/IL-1RN基因间区域的Y31标记的等位基因3,IL-1RN(+2018)等位基因2,IL-1A(+4845)等位基因1,IL-1B(+3954)等位基因1,IL-1B(-3737)等位基因1,或IL-1RN(VNTR)等位基因2。
其中IL-1A(+4845)等位基因2的存在表明所述对象对所述衰老相关病征早期发作或发展易感。
其中IL-1A(+4845)等位基因2的缺少表明与具有所述IL-1A(+4845)等位基因2的对象相比,所述对象对所述衰老相关病征早期发作或发展不易感。
所述的衰老相关病征选自骨质疏松症、骨关节炎、减少的软骨细胞蛋白多糖合成、降低的伤口愈合、起皱纹的皮肤、类风湿性关节炎、淀粉样变性、Alzheimer病、2型糖尿病、T细胞增殖的下降、增加的IL-1合成、对IL-1的应答性下降、对感染抗性的下降、海马神经元受损后的长期强化能力、突触可塑性的降低、失意、失聪、眼睛的病变、忧郁症、失眠、学习能力受损、癌、冠状动脉疾病、脑血管疾病、外周动脉疾病、动脉粥样硬化、心血管疾病、受损的神经功能、免疫系统功能异常、虚弱、肌肉萎缩。
附图简单描述:
图1表明的是受试者的百分比,按照年龄分类,且均具有特定的IL-1等位基因。
图2是表明人脐带血管内皮细胞(HUVBC)群体倍增数的图表,这是-个IL-1ra基因型(VNTR多态性)的函数图表。
图3是表明HUVEC数目倍增的图表,其中具有IL-1ra(VNTR)1.1基因型的细胞对具有1.2或者2.2基因型的细胞。下降的累积的群体倍增数的显著性为p=0.047。
图4表明IL-1A的核酸序列(GEN X03833;SEQ ID No.1)
图5表明IL-1B的核酸序列(GEN X04500;SEQ ID No.2)
图6表明分泌型IL-1RN的核酸序列(GEN X64532;SEQ ID No.3)。
图7表明细胞内的IL-1RN的核酸序列(GEN X77090;SEQ ID No.4)。
图8表明按照年龄和以十为计数单位的年龄的IL-1基因型的分布。
详细描述
白细胞介素-1与衰老
本发明部分是基于以下发现:个体的IL-1基因型影响了在个体中衰老的遗传性和细胞的各方面。例如,与衰老相关疾病的早期发作相关的IL-1等位基因。进一步,IL-1等位基因与培养细胞的早期衰老相关。
已经确定了在整个有机体和分离的培养细胞中,白细胞介素-1的表达和活性与衰老相关。而且在衰老与IL-1之间的关系非常的复杂,在不同的细胞类型和组织中具有不同的效应。总的来说,认为在衰老组织中IL-1的生产增加。例如,尿中IL-1β在较老的病人个体中显著增加,表明在血液中具有较高的IL-1β水平(Liao等.(1993)Gerontology 39:19-27)。而且在某些组织中,降低的IL-1的产量与衰老相关而且可能引起不同的衰老相关疾病。认为IL-1影响了很多的衰老相关疾病,包括但不限于受损的结缔组织功能,心血管疾病,衰老相关的癌症,免疫系统功能异常和受损的神经功能。也认为IL-1影响疾病至少部分是由钙化产物和淀粉样物的积累,氧化损伤或者增加了反应性氧种类的产生导致。在某些方面,本发明的方法可能用于预测任何这些疾病的早期发作的可能性。在某些实施方案中,本发明与这样的观察相关,即是具有某种IL-1基因型的病人个体群体一般情况下将经历很多衰老相关疾病的早期发作。而且,在某些例子中,将经历一种衰老相关疾病较为快速的发展。在其它的方面,一个病人个体的IL-1基因型可以用于鉴定可能的保护性治疗或者早期治疗的候选病人个体。
心血管疾病
心血管疾病包括广范围的疾病,很多是源于动脉硬化症的进程,对于心血管疾病,衰老是一种非常重要的风险因子,尤其是局部缺血的心脏病。在年龄在40岁到80岁之间,死于局部缺血的心脏病的风险增加了100倍(1996,对于英格兰和威尔士的死亡统计,stationaryOffice,Series DH2号23,ISBN(0 11 821025 7)。总的来说,在主要的被增加的动脉硬化症(atherosclerosis)损伤覆盖的血管区域内也有一种衰老相关性的增加(White等.(1950)Circulation 1:645;Strong等.(1976)动脉硬化症Atherosclerosis 23:451-76)。成熟前衰老综合征也与动脉硬化症相关。
细胞的衰老在衰老进程和心血管疾病之间可能是一个重要联系。一种被广为接受的假设,认为动脉硬化症是源于脉管内皮的损伤。在对于这种损伤的愈合反应中,脉管内皮细胞经历细胞分裂。导致的净结果是细胞更新,这将使内皮细胞的有限的有丝分裂的寿命加重负担,导致形成功能异常、衰老的内皮细胞,该内皮细胞易于形成动脉粥样化。在体外,内皮细胞具有有限的寿命,而且其寿命短于成纤维细胞。在这一过程中,有一个衰老标记的积累(Maciag等.(1981)J.CellBiol.91:420-6;Thornton等.(1983)Science 223:623-5)。绝大多数人脐静脉内皮细胞(HUVECs)死于调亡比死于进入生长停止状态要多。在体内,内皮更新的速率较慢(Schwartz等.(1973)Lab.Invest.28:699-707),但是更新在某些区域的速率较高,这些区域发展为动脉粥样化的可能性极大,如脉管分支点(Payling等.(1968)Nature220:78-9)。内皮细胞的更新与很多人们熟知的心血管疾病风险因素相关。在高脂肪饮食的动脉硬化动物模型中所检测到的第一个事件是内皮细胞更新率增加。(Walker等.(1986)Am.J.Pathol.125:450-9)。增加的内皮细胞更新率是高血压动物模型中的一个早期事件,并与吸烟相关(Owens等。(1985)Circ.Res.57:695-705;Pittilo等.(1982)Thromb Haemost.48:173-176)。此外,这些风险因素具有累积性,这说明它们拥有共同的机制如细胞更新。
逐渐接受端粒长度为细胞有丝分裂时期的标记物。端粒长度的测定支持这样的假设,即是在心血管疾病中细胞衰老是一个重要的过程。在培养的内皮细胞中端粒的限制性片段(TLF)长度随着细胞分裂而下降,而且TLF长度的下降速度在血管中较快这是动脉粥状硬化发展的特征(Chang等.(1995)PNAS USA 92:11190-94)。有可能通过端粒酶转染血管内皮细胞来逆转这一过程(Bodnar等.(1998)Science279:349-52)。
此外,目前一般认为炎症是一个重要的动脉粥状硬化病理学进程的重要组成部分(Munro,Lab Invest,58:249-261(1988);Badimon,等.,Circulation,87:3-16(1993);Liuzzo,etal.,N.E.J.M.,331(7):414-24(1994);Alexander,N.E.J.M.,331(7):468-9(1994))。
对于在血管排列的内皮细胞的损伤导致炎症细胞因子的积累,包括IL-1,TNFα,和释放前列腺素和生长因子如前列腺素I2(PGI2),血小板衍生生长因子(PDGF)基本成纤维细胞生长因子(bFGF),和粒细胞单核细胞刺激因子(GM-CSF)。这些因子导致炎症细胞的积累和调控,如单核细胞,其积累于血管壁。单核细胞然后释放另外的炎症中间物,包括IL-1,TNFα,前列腺素E2,(PGE2),bFGF,和转化生长因子α和β(TGFα,TGFβ)。所有的这些炎症中介物募集更多的炎症细胞至受伤区域,调控内皮细胞和平滑肌细胞的行为,从而导致动脉粥样化的斑[块]的积累。IL-1基因型模式1,2和3都与一种对于不同方面的心血管疾病,包括如血管成形术后的再狭窄(美国专利No.6,210.877;美国专利No.09/320395,1999年5月26归档和美国专利申请No.09/431352,1999年11月11日归档)的易感性相关。
几种炎症产物,包括IL-1β,已经确定在动脉粥状硬化的损伤中或者在得病的冠状动脉中的内皮有作用(Galea等.,Ath.Thromb.Vasc.Biol.,16:1000-6(1996))。同样,IL-1β的血清浓度已经发现在冠状疾病的病人中升高(Hasdai,等.,Heart,76:24-8(1996))。尽管历史上曾经认为炎症因子的出现是对于损伤或者单细胞活化的反应,也有可能是由于冠状动脉疾病或者是产生了针对这种疾病的易感性增加而引起的一种异常的炎症反应。
此外,有可能IL-1通过一种对于细胞衰老作用而影响心血管疾病。已经显示,在培养中衰老的上皮积累IL-1α的mRNA,而且已经显示针对IL-1α的反义寡聚核苷酸可以延长培养的内皮细胞的寿命(Maier等.,(1990)Science 249:1570-4)。这一效应在不同的培养基中有变化,但是明显暗示一种IL-1家族的效应(Garfinkel等.,(1994)PNAS91:1559-63)。此外,已知IL-1α是内皮细胞的生长的抑制剂,而且阻断在G1期的生长(Cozzolino等.,(1990)PNAS87:6487-91)。我们研究组未发表的工作已经表明随着HUVEC在培养中衰老,IL-1β和较小程度的IL-1α合成增加。
神经学上的功能
IL-1β的增加的神经元的表达是一个衰老相关的神经-退化的标志(Campbell等.(1998)Neurobiol.Aging 19:575-9;Murray等.(1999)Gerontology 45:136-42)。IL-1的表达在Alzheimer病人的CNS中明显增加(Griffin等.,(1989)PNAS 86:7611-15)。进一步,IL-1增加了淀粉样蛋白的前体蛋白(APP)的表达,其形成了斑用于代表,而且也许引起Alzheimer病。为了支持这一观点,Kolsch等.,(2001)Ann Neurol 25:29-41,表明与那些有一个或者多个IL-A(-889)等位基因1(与样式1相关,在此揭示一致)相比,IL-1A(-889)等位基因2的纯合子个体在群体水平表现了一种更迅速的Alzheimer病的发展。重组IL-1β抑制鼠海马回的陈旧纤维CA3途径的长期势差(Katsuki等.(1990)Eur.J.Pharmacol.181:323-6)。认为记忆的形成是由LTP在海马的这些神经元调节的。这样,增加的IL-1β水平可能导致记忆损伤(Lynch MA(1998)Prog.Neurobiol.56:571-89)。进一步,神经元的功能总体上依赖于跨膜的流出物的精确控制。已知IL-1增加了活性氧种类的生产,活性氧可以氧化脂类而且导致膜流动性的降低。以这种方式,IL-1可能损害或者引起宽范围的神经活性的失衡(Lynch MA(1998)Prog.Neurobiol.56:571-89);Murray等.,(1997)Gerontology 45:136-42)。IL-1进一步通过下丘脑的-垂体轴突的作用刺激产生很多紧张激素。这些紧张激素包括促肾上腺皮质激素ACTH和皮质脂酮。在衰老的鼠中,IL-1对这些激素的调控变的迟缓,但是,应激激素的产生经历较长的时间。这样改变的应激激素的产生可能在衰老相关的抑制,失忆和其它的疾病起重要作用(Scapagnini U(1992)Psychoneuroendocrinology 17:411-420)。
结缔组织功能
结缔组织包括骨、皮肤、软骨、腱、肌肉和韧带。很多这样的组织依赖于创建与破坏的平衡以动态样式存在。在骨中,破坏是由破骨细胞介导。破骨细胞的增殖由IL-1刺激(Mundy等.(1974)N.Engl.J.Med.290:867-70)。进一步,某些IL-1基因型与增加的骨质疏松相似性相关(美国专利No.5,698,399)。肌肉组织,在应激的情况下发展了一种炎症性的活性中心并且产生IL-1β。当在运动诱导的应激后,IL-1β在肌肉中积累,并且引起肌肉蛋白的崩溃,(Cannon等.(1991)Am.J.physiol.260:R1214-19;Fielding等.(1993)Am.J.Physiol.265:R166-72)。显著地,在较老的人中,运动引起比在年轻的人中更强的肌肉蛋白的更新(Fielding等.(1997)Int.J.Sports Med.18:S22-27)。
骨关节炎和类风湿性关节炎主要发生在中等年纪或者较老的个体。这些疾病由慢性关节炎症和软骨的破坏引起。软骨包含了蛋白多糖。IL-1刺激了蛋白多糖的破坏而且抑制了蛋白多糖的合成(vanBeuningen等.(1991)Arthritis和Rheumatism 34:606-615)。因此,在年老个体的IL-1水平的增加可能导致软骨的更强的破坏。
从年老的个体和年轻个体的成纤维细胞的微排列分析表明在胶原和结缔组织形成中涉及的基因的表达发生了改变。此外,编码参与炎症反应蛋白的基因(部分由IL-1介导)增加(Marx(2000)Science 5462:2390;Ly等.(2000)Science 287:2486-92)。
在较老的个体中IL-6增加。已知IL-6增加了骨再吸收而且与骨质疏松相关。IL-6可以通过IL-1的刺激产生,通过NF-kB转录因子作用。IL-1也可以通过其它至今未知的途径促进IL-6的产生,(Ershler等.(2000)Annu.Rev.Med.51:245-70)。增加IL-6也可能部分导致脆弱、贫血、血小板增多和痴呆。
衰老相关癌症
很多癌症与年龄明显相关(Newell等.(1989)Se分钟Oncol.16:3-9;Miller(1991)Cancer 68:2496-2501)。实际上,绝大多数重要的癌症的发生明显的地随着年龄增加,大约作为年龄的第四能力(Miller(1991)Cancer 11:2496-2501)。这一年龄相关性可能部分是由降低的免疫功能和正常的细胞相互作用的干扰引起,该干扰阻止了过渡的增殖。产生的IL-1α可能在衰老相关的子宫内膜癌症起作用。子宫内膜成纤维细胞(ESFs)正常情况下抑制支抗依赖的子宫内膜癌症的增殖,但是从衰老的个体的ESFs实际上增强癌细胞的增殖。有趣地,衰老的ESFs产生了IL-1α水平的增加,而且拮抗IL-1的途径恢复了与年轻相关的,抗癌症表型。乳腺和前列腺癌症也强烈地与衰老相关,而且受相似的与基质细胞的作用影响(Rinehart等.(1999)Exp.Cell Res.248:599-607)。随着年龄明显增加其发生的其它癌症包括结肠癌、食管癌、胃癌、直肠癌、胰脏癌、和非黑色素瘤皮肤癌。
免疫系统功能
众所周知,衰老的人和动物显示了不同的免疫功能而且尤其是T细胞介导的功能。在表皮的免疫功能很大程度上由郎氏(胰岛)细胞(主要的上皮抗原提呈细胞介导),和角质形成细胞(细胞因子的生产细胞,包括IL-1)介导。在小鼠中,在这些细胞中IL-1的产生随着年龄而减少,暗示上皮的免疫功能也可能变得受到影响(Sauder等.(1989)Immunol.Lett.20:111-4)。衰老的小鼠显示辅助T细胞产生IL-2的减少。据认为这归因于在较老的鼠中辅助T细胞介导的免疫功能的损伤。这一下降可能部分是由于衰老鼠的巨噬细胞不能在刺激下产生足够量的IL-1引起(Bruley-Rosset等。(1984)Mech.Aging andDevelop.24:247-64;Inamizu等。(1985)Immunology 55:447-55)。
淀粉样蛋白和钙化作用
很多衰老个体的疾病是由淀粉样蛋白块积累的或者钙化组织引起的。据认为IL-1影响这些疾病。据认为Alzheimer病部分由淀粉样蛋白块的积累所引起。这些块含有淀粉样蛋白,其自身是一种淀粉样蛋白块,是淀粉样蛋白前体蛋白(APP)分解的副产物。IL-1促进了APP的产生(Blume等。(1989)Neurobiol.Aging 10:406-8)。关于Alzheimer病的其它信息参见神经学上的紊乱。
活性氧类型
已经表明氧化性损伤是很多衰老相关疾病的一种原因。反应性氧种类(ROS)可能损伤蛋白、脂类和核酸,导致突变的积累以及损伤细胞组分,其中任何一种都可能引起衰老过程。据了解IL-1能增强炎症过程导致产生反应性氧的种类。免疫细胞如巨噬细胞和中性粒细胞产生特殊的酶系统,如一种样式的NADPH氧化酶,其产生超氧化物。因此,据推测IL-1活性可能促进衰老,部分引起反应性氧种类产生的增加。
在细胞水平,通过不同的外源和内源的系统产生和消耗ROS。主要的内源的资源包括线粒体、过氧化物酶体、脂[肪]加氧酶、NADPH氧化酶和细胞色素P450s。主要的外源的资源包括紫外线光源、电离辐射、化学疗法、环境毒素和免疫系统的活性。抗氧化剂防护包括过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶、谷光甘肽、维他命(如A、C和E)、等等。不同的信号途径受ROS影响,包括ERK、JNK、p38 MAPK、PI(3)K/AKT,NF-κB,p53和热休克应答。总的来说,ERK,PI(3)K/AKT,NF-κB和归因于在面对氧化应激时为了生存的热休克反应,同时JNK,p38 MAPK,和p53一般与细胞调亡更有关联。
细胞的效应
除了在体内IL-1影响衰老,如上所述,IL-1也在培养的细胞中影响细胞衰老。假定在培养细胞衰老中的IL-1效应反映了IL-1在体内细胞的效应,而且可能在体内位于绝大多数或者所有IL-1介导的衰老效应。随着年龄的增加,IL-1α和IL-1α-可诱导基因的表达增加。衰老的人内皮细胞表达增加了IL-1α的表达水平而且IL-1α的核定位与受损的细胞生长相关。IL-1刺激了醚-相关的甘油二酯类(烷基,酰基和烯基和酰基甘油)的生产,已经其能发现抑制钙-不敏感的蛋白激酶C的同型物。这些PKC的同型物与有丝分裂活性相关;因此通过IL-1-刺激的二酰基甘油的产生来抑制这些同型物,这一机制在细胞的生长静息中起重要作用。
此外,细胞的衰老可以源于成熟前的调亡。调亡是程序化细胞死亡而且在某些情况下通过NF-kB转录因子启动。NF-kB的活性通过IL-1的活性刺激,而且,因此,在某些情况下IL-1的活性可以启动调亡。这也可以代表另一种机制,通过它IL-1活性影响了细胞的衰老。
此外,如以上所述,IL-1影响端粒的维持和细胞的寿命。IL-1信号可以通过对于死亡素的效应影响端粒的维持。IL-1型1受体(IL-1RI)与胞内的死亡素相互作用,死亡素是HSP70家族的成员,其与细胞内的致死的表型相关。胞浆的死亡素与抑制胞内的端粒维持机制的抑制相关。尽管IL-1RI和死亡素之间的联系可能是IL-1在复制衰老中起作用的其中一个途径,但这一联系的功能性含义目前还不清楚。
这些研究和其它的研究表明IL-1位点的基因具有非常复杂的表达模式,而且在衰老的机体中起作用。有可能是这些因子通过几种不同的机制在不同的组织中影响衰老进程。
血管生成
据推测IL-1可能在血管生成中起作用。据在此揭示的,当存在某种IL-1等位基因的情况下,IL-1等位基因可以作为在内皮细胞的细胞分裂潜能下降的指示剂。这样的降低的潜能可能很广范围内影响病情和疾病。例如,血管生成的过程需要内皮细胞的细胞分裂来形成一种管来变成新生的血管。血管生成发生的范围为疾病状态,肿瘤转移以及内皮细胞的异常生长。血管生成过程所产生的脉管系统支持在这些疾病中所见的病理损伤。由于非调控的血管生成产生的不同的病理学状态已经归类于为血管生成依赖或者血管生成相关疾病。此外,血管生成也是如伤口愈合和再生的正常过程的一部分。
定义
为了方便,在详细说明,实施例,和附加的权利要求中应用的某些术语在此集中汇总。除非另外说明,所有在此应用的科技术语具有相同的如本发明所属专业的技术人员一般所理解的含义。
在此应用的字母“一”和“一个”是指一个或者超过一个(如,指至少一个)本字母的语法上的宾语。举例说明,“成分”是指一种成份或者超过一种成份。
术语“一种异常的活性”当用于多肽如IL-1的活性,是指一种活性其不同于野生型或者天然的多肽,或者是指与健康人中的多肽活性不同的活性。因为其强于其天然相应物的活性多肽的活性可能是异常的,可选择的,因为其活性低于或者没有其天然的相应物,其活性可以是异常的。一种异常活性也可以是一种活性的变化。例如,异常的多肽可能与不同的靶肽相互作用。细胞可能由于过度表达或者较低表达一种编码IL-1位点多肽的IL-1位点的基因而具有异常的IL-1活性。
“衰老相关癌症”是指任何样式的肿瘤,其在较老的人群中具有增强的概率事件。大多数癌症都是衰老相关的,而且如乳腺癌,前列腺癌和子宫内膜癌症尤其如是。
“衰老相关疾病”是指任何谱系的健康疾病,其在较老的人群中发生频率较高。这样的健康疾病包括,但不限于,受损的结缔组织功能(如骨质疏松症,骨关节炎、降低的软骨细胞蛋白多糖合成以及类风湿性关节炎、伤口愈合的降低、虚弱、肌肉萎缩)、异常的免疫系统功能(如降低的T细胞增殖、增强的IL-1产量、对于IL-1反应性的降低、对感染性疾病的易感性的增强)受损的神经学功能(如Alzheimer病、痴呆、长期受损以及、听力受损、眼功能受损、包括视网膜变性、短期记忆、降低的突触粘性、学习能力受损、失眠、忧郁症)、心血管疾病(如、冠状动脉疾病、中风、外周动脉疾病、动脉粥样硬化、充血性心力衰竭、高血压)以及衰老相关癌症。
“衰老相关表型”是一种病人个体或者细胞的表型,其与EOA相关或者与增强的EOA相似性相关。一种EOA相关的表型也是在具有EOA-相关的等位基因的病人个体或者细胞发现的任何表型,其中这样的表型不同于那些缺乏EOA-相关的等位基因在病人个体或者细胞发现的任何表型。这样的表型基本上包含生物标记的任何特性。一种EOA-相关的表型可能直接包括于EOA,但是可能作为EOA的指示物。“非-EOA-联系的表型”是指一种表型,其并不与EOA相关或者与EOA发展的可能性的增加相关。
术语“等位基因”是指在不同的多态性区域中不同的序列变异体。例如,IL-1RN(VNTR)具有至少5中不同的等位基因。序列变异体可能是单碱基或者多碱基变化,包括但是不限于插入,缺失,或者替换,或者可能是重复序列的数目的变化。
术语“等位基因的模式”是指在一个或者多个多态性区域识别一个或多个等位基因。例如,一个等位基因的模式可能包括在一个多态性位点的一个单一的等位基因,至于IL-1RN(VNTR)等位基因1,其中的等位基因的模式在IL-1RN基因位点的VNTR具有至少一个拷贝的IL-1RN等位基因1。可选择的,一个等位基因的模式在一个单一的多态性位点可能既由纯合子的状态也可能由杂合子的状态构成。例如,IL-1RN(VNTR)等位基因2,2是一种等位基因的模式,其中在IL-1RN的VNTR标记的第二等位基因上有2个拷贝,其与IL-1RN(VNTR)等位基因2的纯合子状态相对应。可选择的,一种等位基因模式可能在超过一个多态性位点中由等位基因的同一性构成。
在此所用的术语“抗体”是指一种包括一种与IL-1B多肽特异性反应的完整抗体或者一个结合片段的结合试剂。对于完整的抗体可以先使用传统的技术片段化,而且以上述相同的方法筛查这些片段的功能。例如,F(ab)2片段可以通过用胃蛋白酶处理抗体而产生。得到的F(ab)2可以通过处理来减少二硫键数目得到Fab片段。本发明的抗体进一步包括双特异性,单链,和嵌合以及人源化的分子,其具有针对抗体的至少一个CDR区域所赋予IL-1B多肽的亲合性。
“生物活性”或者“生物的活性”或者“活性”或者“生物功能”,它们可以相互交换应用,在此的目的是指一种效应器或者具有抗原功能的,其中直接或者间接地通过一个IL-1多肽执行功能(不管是以其天然状态或者变性构型),或者通过任何亚序列进行。也认为这些术语包括IL-1蛋白和基因的特性,如表达水平和转译后的修饰。生物活性包括结合于靶肽,如,IL-1受体。IL-1的生物活性可以通过直接影响IL-1多肽来调整。可选择的,IL-1的生物活性可以通过调整IL-1多肽的水平来调整,如通过IL-1基因的表达来调整。
如在此使用的术语“IL-1多肽的生物活性片段”是指全长的IL-1多肽片段,其中片段特异性地模仿或者拮抗野生型IL-1多肽的活性。生物活性片段优选地是能够与白细胞介素的受体相互作用的片段。
术语“生物标记”是指病人个体或者细胞的表型。生物标记包括广范围的胞内和胞外事件以及整个机体的生理性变化。生物标记可以是任何这些而且并不是一定参与炎症应答。关于细胞,生物标记可以基本上是细胞功能的任何方面,例如:信号分子的产生水平和速率、转录因子、中间物代谢、细胞因子、前列腺素、固醇类激素(如、雌激素、黄体酮、雄甾烯二酮或者睾酮)、促性腺激素(如、LH和FSH)、基因转录、蛋白的转译后修饰、促性腺激素释放激素(GnRH)、儿茶酚胺(如,多巴胺或者去甲肾上腺素),阿片样物质、苯丙酸诺龙、抑制素、以及IL-1生物活性。生物标记可能包括转录水平的整个基因组分析,或者蛋白水平和/或修饰的全proteome分析。此外,生物标记可以是报告基因。例如,一个IL-1启动子或者一个包括EOA-联系的等位基因的启动子可操作地连接于一个报告基因。在一个可选择的方法,启动子可以是一个IL-1调控的启动子,如IL-8。以这种方式,报告基因的活性反应了启动子的活性。合适的报告基因包括GUS、LacZ、绿色荧光蛋白(GFP)(和其突变体、如红色荧光蛋白、蓝绿色荧光蛋白、黄色荧光蛋白和蓝色荧光蛋白)、或者本质上的任何其它产物易于监测的基因。其它优选的生物标记包括涉及免疫和炎症反应的因子,以及如以下所述的涉及IL-1生产和信号的因子。在病人个体中,生物标记可以是例如任何以上的(动)电(流)图参数,肺功能,IL-6活性,尿参数或者组织参数。“EOA相关的生物标记”是任何以上所述的发现与EOA相关,或者优选的是在包括EOA-相关的病人个体或者细胞中发现的等位基因。
一种“心血管疾病”是指一种心血管疾病,正如在此定义的,通过包括临床综合征和临床指征的临床事件表征的。通过提示临床医师存在某种病理的病人报告的症状。临床体征是那些在外科或者实验室检测中提示临床医师存在症状的客观发现。“心血管疾病”既包括“冠状动脉疾病”又包括“外周血管疾病”(其中包括脑血管的疾病)。在心血管疾病的临床症态包括胸痛、气短、虚弱、晕厥发作、意识改变、四肢痛、阵发性夜间呼吸困难、orthophea、短暂局部缺血发作和其它这样的病人经历的现象。在心血管疾病的临床指征包括这样的发现如EKG异常、改变的周围血管搏动、动脉杂音、异常心音、罗音、颈静脉怒张、神经学改变和其它这样的临床医师确定的发现。临床症状和临床指征可以在心血管疾病中联合,如心肌梗死(MI)或者中风(也有术语为“脑血管意外”或者“CVA”),其中的病人将报道某些现象(症状)而且临床医师将理解其它的现象(指征)所有表示基础病理学。“心血管疾病”包括那些与易碎的斑块的心血管紊乱相关的疾病,闭塞和狭窄的疾病。例如,一种源自易碎斑块疾病的心血管疾病,这一术语如以下定义,可以定义为一种“易碎斑块疾病”。与易碎斑块疾病相关的临床事件包括那些指征和症状,其中具有后来的急性血栓症或者有远端的栓塞形成的易碎斑块的破裂是其标志。易碎斑块疾病的例子包括某种中风和心肌梗塞。正如其它的实施例,由闭塞疾病引起的一种心血管疾病可以定义为“阻塞性疾病。”与阻塞性疾病相关的临床事件包括那些指征和症状,其中动脉阻塞的进展影响了血液循环至靶组织的量。发展的动脉阻塞可能是由进展性的缺血引起,如果血液循环量在组织中血液不足可能会最终导致组织死亡。阻塞性疾病的指征和症状包括跛脚,休息痛,咽峡炎,和坏疽,以及生理和实验室发现的表明脉管狭窄和降低的远端灌住。在另一个实施例中,由再狭窄而引起的心血管疾病可以以术语为内部-支架狭窄疾病。内部支架狭窄疾病包括由进展性动脉移植架的堵塞引起的指征和症状,动脉移植架已经定位作为程序的一部分,如,例如,经皮腔内血管成形术,其中的支架被认为是以其最新的扩展的形状有助于支撑血管。与内部支架的狭窄疾病相伴的临床事件是那些可归于重建动脉的再狭窄。
“心血管紊乱”是指广泛的从冠状动脉紊乱到外周动脉紊乱(包括脑血管紊乱)。术语“心血管紊乱”可以用于任何一种动脉的异常,不管结构上的,组织学的,生物活性的或者任何其它的异常。术语包括那些以易碎斑块紊乱为特点(在此的术语“易碎斑块疾病”),那些以血管-阻塞(在此的术语“阻塞性紊乱”)为特征的疾病,以及那些以再狭窄为特征的紊乱。“心血管紊乱”可以先在动脉中发生,即,先于任何医疗或者外科的干预。其中起初的心血管紊乱包括动脉粥样硬化,动脉阻塞,动脉瘤的形成和血栓形成。“心血管紊乱”可以在二级动脉中发生,即,在医疗或者外科的干预以后。其中二级心血管紊乱包括在其它之间,创伤后动脉瘤的形成,再狭窄,以及手术后的移植阻塞。
“细胞”,“宿主细胞”或者“重组宿主细胞”是在此可交换使用的术语不仅指特定病人的个体细胞,也指这种细胞的后代或者可能的后代。因为某些改变可能因为突变或者环境影响可能发生于以后的传代中,这样的后代可能实际上与母细胞不一样。但是后代仍包括于在此所用术语的范围。
“嵌合体”、“镶嵌型”、“嵌合哺乳动物”,以及类似的术语是指在至少一些含有基因组的一些基因上用基因敲除或者基因敲入构建的转基因哺乳动物。
在此应用的包含,广义上而言,术语“包括”和“包含”是指可能包括的另外的成份。
术语“对照”或者“对照样品”是指任何适当的应用检测技术的样品。对照样品可能含有应用的等位基因检测技术的产物或者待测物。进一步,对照可能是正对照或者负对照。通过实施例的方式,其中的等位基因的检测技术是PCR扩增,然后进行大小分离,对照样品可能含有合适大小的DNA片段。同样地,其中的等位基因的检测技术包括检测突变蛋白,对照样品可能包括一种突变蛋白样品。而且,优选的是对照样品包括待测物。例如,对照可能是一个基因组DNA样品或者一种IL-1基因簇的克隆部分。然而,其中的待测样品是基因组DNA,对照样品优选的是高度纯化的基因组DNA样品。
“临床事件”是一种临床上可辨别的疾病的指征的发生或者是一种疾病的临床上报告的症状。“临床上可辨认的”表明的是保健提供者评价的疾病指征。“临床上可报告的”表明的是保健提供者可以描述病症的表现类型。临床事件可以包括临床上可报告的症状尽管特定的病人不能自身报告这些疾病,只要它们是典型现象,一般是可以通过病人描述给保健提供者。
“结缔组织”是人们熟知的术语并且指包括骨、肌肉、软骨、腱、韧带和皮肤的组织。结缔组织功能包括结构完整性、柔软性、变形性、抗张强度、收缩强度、愈合能力、改造和抵抗损伤。
“疾病相关的等位基因”或者“与紊乱相关的等位基因”是指一个等位基因,其在病人个体的出现表明该病人个体具有或者对一种特定疾病的发展有敏感性。一种与紊乱相关的等位基因是一种“衰老相关等位基因”,其在病人个体的出现表明该病人个体具有对成熟前的衰老或者成熟前衰老相关疾病发作的敏感性。这些包括与细胞分裂,细胞衰老和早期死亡能力降低相关的等位基因。衰老相关的等位基因的实施例包括那些含有IL-1模式1-的等位基因,如IL-1A基因+4825等位基因2;IL-1B基因的+3954分子标记的等位基因2;和IL-1RN+2018分子标记的等位基因1;和IL-1B基因的-511分子标记的等位基因1或者上述等位基因连锁形成不平衡体的等位基因。
词组“基因断裂”和“靶向断裂”或者任何类似的词组是指与该基因的野生型拷贝相比,进行位点特异性的阻断天然的DNA序列以便阻止在细胞中该基因的表达。阻断可以通过该基因的缺失,插入或者修饰,或者任何重组等引起。
“衰老相关疾病的早期发作”或者“衰老相关疾病的早期发作和发展”或者“EOA”是指一种状态,其中衰老相关疾病发生早于或者病的发展早于特定的个体和特定的疾病的预期状况。衰老发作的预期可以依赖于个体已知的信息量的多少而不同。例如,很多情况影响男人比影响女人更晚,而且因此,对于那些情况,预期衰老的发作对女人而言较晚。有Werner综合征突变的个体的预期的衰老相关疾病的发作是大约10到15年,更早于整个群体。在对个体的信息缺乏时,预期的衰老的发作时间将是整个群体的条件。
“EOA治疗剂”是指阻止或者延迟发展或减轻衰老相关疾病早期发作的症状的任何试剂。EOA治疗剂可以是一种多肽,拟肽,核酸,其它无机或者有机分子,或者一种营养物质,有效地一种“小分子”。优选地一种EOA治疗剂可以调整至少一种EOA-相关的表型。例如,EOA治疗剂可以调整IL-1多肽的活性,如,与IL-1受体相互作用,通过模仿或者激动或者抑制(拮抗)天然产生的IL-1多肽的效果。IL-1促效剂可以是一种野生型的IL-1蛋白或者衍生物,因此至少具有一种野生型的IL-1的生物活性,如,受体结合活性。IL-1促效剂也可以是一种化合物,该化合物上调IL-1基因的表达或者增强了至少一种IL-1蛋白的生物活性。拮抗剂也可以是化合物,其增强了IL-1多肽与其它分子的相互作用如,白细胞介素受体。IL-1拮抗剂可以是化合物,其抑制或者降低IL-1蛋白和其它分子的相互作用如,其它分子如受体,如IL-1受体。同样地,优选的拮抗剂是化合物其抑制或者降低针对IL-1受体的结合,从而阻断了IL-1受体随后的活化。拮抗剂也可以是化合物,其下调了IL-1位点基因的表达或者其降低了目前IL-1蛋白的量。IL-1拮抗剂也可以是IL-1多肽的显性的负样式,如,一种形式的IL-1多肽,其可以与如IL-1受体的靶肽相互作用,但是其不能促进IL-1受体的活化。IL-1拮抗剂也可以是编码IL-1多肽的负显性样式的核酸、IL-1反义核酸,或者一种能够与IL-1RNA特异作用的核酶。而且其它的IL-1拮抗剂是那些可以结合于一种IL-1多肽,并且抑制其功能的分子。这样的分子包括肽,如,IL-1靶肽的形成其并不具有生物学活性,而且其抑制IL-1与IL-1受体的结合。因此,这样的肽将结合于IL-1的活性位点并且阻止其与靶肽相互作用,如IL-1受体,然而其它的IL-1拮抗剂包括与IL-1分子的表位特异相互作用的抗体,这样的结合干涉了IL-1位点多肽的生物功能。在另一个优选的实施例,IL-1拮抗剂是一种小分子,这样的分子可以抑制IL-1多肽和靶IL-1受体的相互作用。可选择的,这些小分子可以作为一种拮抗剂与除了IL-1受体结合位点的其它位点起相互作用而发挥功能。拮抗剂可以是任何类型的分子,包括核酸,蛋白,糖类,脂类或者它们的组合,但是作为治疗剂的目的,优选的是小分子。
术语“衰老相关疾病的早期发展”或者使用“EPA”来表示一种情况,其中在病人个体的衰老相关疾病的进展的速率快于整个群体的速率。早期发作和早期发展是强烈重叠和相关的情况,而且,如果不是通过上下文明确地说明,每一个所描述的实施方案是关于早期发作也可以用于早期的发展。
认为在此使用的术语“单倍型”是指一套等位基因,其作为一组整体在统计学的显著水平(Pcorr0.05)上的一起进行遗传(在连缩不平衡体)。正如在此使用的,词组“IL-1单倍型”是指在IL-1位点的一种单倍型。已知至少3种IL-1炎症性的单倍体。IL-1(44112332)(在此也指样式2)单倍型与下降的IL-1受体的拮抗剂活性相关,其中IL-1(33221461)(在此也指样式1)单倍型与增加的IL-1α和β的促效剂活性相关。IL-1(44112332)单倍型包括以下的等位基因:
1RN(+2018)等位基因2;IL-1RN(VTNR)等位基因2;IL-1A(222/223)等位基因4;IL-1A(gz5/gz6)等位基因4;IL-1A(-889)等位基因1;IL-1B(+3954)等位基因1;IL-1B(-3737)等位基因1;IL-1B(-511)等位基因2;gaat.p33330等位基因3;Y31等位基因3;IL-1RN外显子lic(1812)等位基因2;IL-1RN外显子lic(1868)等位基因2;IL-1RN外显子lic(1887)等位基因2;Pic(1731)等位基因2;IL-1A(+4845)等位基因1;IL-1B(+6912)等位基因1;IL-1B(-31)等位基因2。IL-1(33221461)单倍型包括以下的等位基因:IL-1RN(+2018)等位基因1;IL-1RN(VNTR)等位基因1;IL-1A(222/223)等位基因3;IL-1A(gz5/gz6)
等位基因3;IL-1A(-889)等位基因2;IL-1B(+3964)等位基因2;IL-1B(-3737)等位基因1;IL-1B(-511)等位基因1;gaat.p33330等位基因4;Y31等位基因6;IL-1RN外显子lic(1812)等位基因1;IL-1RN外显子(1868)等位基因1;IL-1RN外显子lic(1887)等位基因1;Pic(1731)等位基因1;IL-1A(+4845)等位基因2;IL-1B(+6912)等位基因2;IL-1B(-31)等位基因1。一种第三单倍型(样式3)包括以下等位基因:IL-1A(+4845)等位基因1;IL-1B(+3954)等位基因1;IL-1B(-511)等位基因1;IL-1B(-3737)等位基因2;IL-1A(-889)等位基因1;IL-1RN(+2018)等位基因1;IL-1RN(VNTR)等位基因1。
在此应用的一种“IL-1促效剂”是指一种试剂其模防,上调(加强或者补充)或者另外地增加一种IL-1生物活性或者一种在IL-1生物途径的基因的生物活性。IL-1促进剂可以任何不同的水平,包括在启动子区域调节IL-1基因表达、调节mRNA的剪接机制、稳定mRNA、转译的蛋白磷酸化、转化前体IL-1至成熟的IL-1和分泌IL-1。增加IL-1合成的促进剂包括:脂多糖、IL-1B,cAMP诱导剂、NFκB激活剂、AP-1激活剂、TNF-α,氧化型的低密度脂蛋白、高级糖基化作用的终产物(AGE)、躲避紧张、低氧症、高氧症、缺血反应损伤、组胺、前列腺素E2(PGE2)、IL-2,IL-3, IL-12、有粒-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、单细胞集落刺激因子(M-CSF)、干细胞因子、血小板衍生生长因子(PDGF)、补体C5A、补体C5b9、血纤蛋白原降解产物、纤溶酶、凝血酶、9-羟基硬脂酸、13-羟基十八烷酸、血小板活性因子(PAF)、因子H、维甲酸、尿酸、焦磷酸钙、多聚核苷、c-反应性蛋白、抗胰蛋白酶、烟草抗原、胶原、整合素、白细胞功能相关抗原LFA-3、抗-D-相关人类白细胞抗原位点(anti-HLA-DR)、抗-IgM、抗-CD3、CD40连接反应、植物血凝素(CD2)、sCD23、紫外线B辐射、γ辐射、P物质、异丙肾上腺素、去氧麻黄碱和褪黑激素。稳定IL-1mRNA的促效剂包括细菌内毒素和IL-1。其它促效剂通过增加IL-1型1可以利用受体的数目来发挥功能、包括IL-1、PKC活化剂、地塞米松、IL-2,IL-4和PGE2。其它优选的拮抗剂干扰或者抑制通过IL-1活化的信号传导因子或者用于一个IL-1信号传导途径的拮抗剂(如、NFκB和AP-1、PI3激酶、磷酸酶A2、蛋白激酶C、JNK-1、5-脂[肪]加氧酶、环氧化酶2、酪氨酸磷酸化、iNOS途径、Rac、Ras、TRAF)。还有其它的促进剂来增加基因的生物活性,这些基因的表达通过IL-1诱导,包括:IL-1、IL-1Ra、TNF、IL-2、IL-3、IL-6、IL-12、GM-CSF、G-CSF、TGF、纤维蛋白原、尿激酶纤溶酶原抑制剂、型1和型2纤溶酶原激活剂抑制剂、p-选择蛋白(CD62)、纤维蛋白原受体、CD-11/CD18、蛋白水解酶连接蛋白-1、CD44、基质金属蛋白酶-1(MMP-1)、MMP-3、弹性蛋白酶、胶原酶、金属蛋白酶-1组织抑制剂(TIMP-1),胶原、甘油三酯增强Apo CIII、载脂蛋白、细胞间粘附分子-1(ICAM-1)、内皮细胞白细胞粘附分子-1(ELAM-1)、血管细胞粘附分子-1(VCAM-1)、L-选择蛋白、核心蛋白多糖、干细胞因子、白血病抑制因子、IFNa、b、g、L-8、IL-2受体、IL-3受体、IL-5受体、c-kit受体、GM-CSF受体、环加氧酶-2(COX-2),型2磷脂酶A2、可诱导的氧化氮合成酶(iNOS)、内皮素-1,3、γ谷氨酰胺转移酶、Mn超氧化物歧化酶、C-活性的蛋白、纤维蛋白原、血清淀粉样物A、金属硫蛋白、血浆铜蓝蛋白、溶菌酶、黄嘌呤脱氢酶、黄嘌呤氧化酶、血小板衍生生长因子A链(PDGF)、黑色素瘤生长刺激活性(gro-a,b,g)、胰岛素类似生长因子-1(IGF-1)、Activin A、pro-opiomelano促肾上腺皮质激素cortiotropin、促肾上腺皮质激素释放因子、B淀粉样物前体、基底膜蛋白-40、层粘连蛋白B1和B2、组成性的热休克蛋白p70、P42丝分裂素、活化的蛋白激酶、鸟氨酸脱羧酶、血红素[加]氧酶和G-蛋白α亚基)。
在此使用的“IL-1拮抗剂”是指下调或者降低IL-1生物活性的试剂。IL-1拮抗剂可作用于任何不同的水平,包括在启动子区域调控IL-1基因表达,调控mRNA的剪接机制,mRNA的稳定,磷酸化蛋白用于转译,转换前IL-1至成熟的IL-1和分泌型IL-1。IL-1产生的拮抗剂包括:皮质甾类,脂[肪]加氧酶抑制剂,环氧化酶抑制剂,γ-干扰素,IL-4,IL-10,IL-13,转化生长因子β(TGF-β),ACE抑制剂,n-3多聚不饱和脂肪酸,抗氧化剂和脂类还原剂。IL-1的mRNA去稳定的拮抗剂包括增强去腺苷酰化作用的试剂。抑制或者阻止用于转译的IL-1蛋白的磷酸化作用的拮抗剂包括嘧啶--imadazole化合物,(如,秋水仙碱,长春碱和长春新碱)。抑制或者阻止前体原IL-1转变为成熟的IL-1的拮抗剂包括白细胞介素转化酶(ICE)抑制剂,CXrm-A,转录物X,内源的四肽竞争性底物抑制剂,胰蛋白酶,弹性蛋白酶,胰凝乳蛋白酶,糜蛋白酶,和其它的非特异性的蛋白酶。阻止和抑制IL-1分泌的拮抗剂包括阻止阴离子转运的试剂。与IL-1受体干扰相互作用的拮抗剂,包括,抑制1型IL-1受体的糖基化作用的试剂,抗IL-1RI的反义寡聚核苷酸,抗IL-1RI的抗体和抗IL-1RacP的反义寡聚核苷酸。通过减少可用的IL-1 1型受体的数目起作用的其它的拮抗剂,包括TGF-α、COX抑制剂、增加IL-1型II受体的因子、地塞米松、PGE2、IL-1和IL-4。其它干扰或者抑制IL-1激活或者用于IL-1信号传导途径(如NFkB和AP-1、PI3激酶、磷脂酶A2、蛋白激酶C、JNK-1、5-脂氧化酶、环加氧酶-2、酪氨酸磷酸化、iNOS途径、Rac、Ras、TRAF)的信号传导因子其它优选的拮抗剂。也还有其它的拮抗剂影响基因的生物活性,这些基因的表达被IL-1诱导,包括IL-1、IL-1Ra、TNF、IL-2,IL-3、IL-6、IL-12、GM-CSF、G-CSF、TGF-,纤维蛋白原、尿激酶纤溶酶原抑制剂、型1和型2纤溶酶原激活剂抑制剂、p-选择素(CD62),纤维蛋白原受体、CD-11/CD18,蛋白酶连接蛋白-1、CD44、基质金属蛋白酶-1(MMP-1)、MMP-3、弹性蛋白酶、胶原酶、基质金属蛋白酶-1组织抑制剂(TIMP-1)、胶原、增加的ApoCIII的甘油三酯、载脂蛋白、ICAM-1、ELAM-1、VCAM-1、L-选择素、核心蛋白多糖、干细胞因子、白血病抑制因子、IFNα,β,γL-8、IL-2受体、IL-3受体、IL-5受体、c-kit受体、GM-CSF受体、环氧化酶-2(COX-2)、型2磷脂酶A2、可诱导的氧化氮合成酶(iNOS)、内皮素-1,3、γ谷氨酰胺转移酶、Mn超氧化物歧化酶、C-反应性蛋白、纤维蛋白原、血清淀粉样蛋白A、金属硫蛋白、血浆铜蓝蛋白、溶菌酶、黄嘌呤脱氢酶、黄嘌呤氧化酶、血小板衍生生长因子(PDGF)A链、黑色素瘤生长刺激活性(gro-a,b,g)、胰岛素样生长因子-1(IGF-1),激活素A、前-opiomelanocortiotropin、促肾上腺皮质激素释放因子、B淀粉样蛋白前体、基底膜蛋白-40、层粘连蛋白B1和B2、组成性热休克蛋白p70、p42丝分裂素、活化蛋白激酶、尿氨酸脱羧酶、血红素氧化酶和G-蛋白a亚基)。其它的优选的拮抗剂包括:hymenialdisine、除莠霉素(如herbamycin A)、CK-103A,和其衍生物(如4,6-二氢哒嗪[4,5-c]pyridazin-5(1H)-1)、CK-119、CK-122、iodomethacin、黄曲毒素B1、leptin、肝素、二环咪唑(如、SB203580)、PD15306HCl、podocarpic酸衍生物、M-20、人[Gly2]胰高血糖素样肽-2、FR167653、类固醇衍生物、糖皮质素、五羟黄酮、茶碱、NO-合成酶抑制剂、RWJ68354、euclyptol(1.8-桉树脑)、Magnosalin、N-乙酰半胱氨酸、α-褪黑激素-刺激激素(a-MSH)、三氯生(2,4,4’-三氯-2’-羟基联苯醚)。前列腺素E2和4-氨基吡啶依地尼酸和4,4’-二异硫氰酸ostilbene2,2’-二硫磺酸(DIDS)、葡萄糖、磷脂聚糖、阿司匹林、代谢阻断剂、diacerhein、硫醇调节剂、锌、吗啡、白三烯生物合成抑制剂(如MK886)、血小板活化因子受体拮抗剂(如WEB2086)、胺碘酮、曲尼司特、S-甲基-L-硫瓜氨酸、β-肾上腺受体促效剂(如、丙卡特罗、氨哮素、非诺特罗、博利康尼、透明质酸、抗-TNF-α抗体、抗-IL-1α自身抗体,IL-1受体拮抗剂、IL-1R-相关的激酶、可溶解的TNF受体和抗炎症细胞因子(如IL-4,IL-13,IL-10,IL-6.TGF-β,血管紧张素II、可溶性的IL-1型II受体、可溶性的IL-1型1受体、组织型纤溶酶原激活剂、锌指蛋白A20IL-1肽(如(Thr-Lys-Pro-Arg)(Tuftsin),(Ile-Thy-Gly-Ser-Glu)IL-1-α、Val-Thr-lys-phe-tyr-Phe、val-thr-Asp-Phe-Tyr-Phe、干扰素α 2b、干扰素β、IL-1-β类似物(如IL-1-β三肽:Lys-D-Pro-Thr)、糖基化的IL-1-α和IL-1ra肽。
在此使用的“IL-1基因簇”和“IL-1位点”包括所有的位于或者接近2号染色体的2q13区域的核酸,包括至少IL-1A,IL-1B和IL-1RN基因以及其它相关的序列。在此使用的术语“IL-1A”,“IL-1B”和“IL-1RN”分别是指编码IL-1α,IL-1β和IL-1受体拮抗剂或者IL-1ra。在这一区域的DNA已经绘制了图谱,Nicklin等.,Genomics19:382-84,1994;Nothwang H.G.,等.,Genomics 41:370,1997;Clark,等.,Nucl.Acids Res.14:7897-914,1986,(erratum at Nucleic AcidsRes.15:868,1987。对于IL-1A和IL-1B的Gene accession number数目(GEN)分别是X03833和X04500。总的来说,参考IL-1RN的核苷酸位置是指在GEN X64532的核苷酸序列,如果不是有一些在上下文说明的或者暗示的,这是该蛋白的分泌形式,也是胞内形式,参考GENX77090,两种形式的IL-1RA由单一的基因编码,通过可选择地使用两个在前的外显子。总体参见Lennard等.,Crit.Rev,Immuno.15:77-105,1995。
“IL-1功能性突变”是指在IL-1基因簇中的突变,其形成了改变的表型(如对IL-1基因或者蛋白的功能的作用)。实施例包括:IL-1A(+4845)等位基因2,IL-1B(+3954)等位基因2,IL-1B(+6912)等位基因2和IL-1RN(+2018)等位基因2。
“IL-1X(Z)等位基因Y”是指特定的等位基因样式,指定为Y,在一个基因X的IL-1位点多态性位点发生,其中X是IL-1A,IL-B或者RN或者在IL-1基因位点的一些其它基因,而且定位于核苷酸Z或者在其附近,其中的核苷酸Z的变数相对于其特定的IL-1基因X的主要的转录起始位点,其核苷酸编号为+1。正如在此应用的,术语“IL-1X等位基因(Z)”是指在基因X的IL-1多态性位点的所有等位基因,基因X定位于或者接近核苷酸Z。例如,术语“IL-1RN(+2018)等位基因”是指可选择样式的在+2018分子标记的IL-1RN基因。“IL-1RN(+2018)等位基因1”是指IL-1RN基因的形式,其含有一个在有义链的位置+2018的胞嘧啶。Clay等.,Hum.Genet.97:723-26,1996。“IL-1RN(+2018)等位基因2”是指IL-1RN基因的形式,其含有一个在正链的位置+2018的胸腺嘧啶。当一个个体具有两个相同的IL-1RN等位基因,所述的病人个体为纯合子的,或者具有纯合子的状态。当一个病人个体具有两个不同的IL-1RN等位基因,所述的病人个体是杂合的,或者具有杂和子的状态。术语“IL-1RN(+2018)等位基因2,2”是指纯合的IL-1RN(+2018)等位基因2状态。相反地,术语“IL-1RN(+2018)等位基因1,1”是纯合的IL-1RN(+2018)等位基因1的状态。术语“IL-1RN(+2018)等位基因1,2”是指杂合的等位基因1和2的状态。
在此应用的“IL-1相关的”是指包括所有与在人染色体2(2q 12-14)上的人IL-1位点相关的基因。这些包括从位于人染色体2(2q 13-14)人IL-1基因簇的IL-1A基因,其包括编码白细胞介素-1α的IL-1A基因,编码白细胞介素-1β的IL-1B基因,而且IL-1RN(或者IL-1ra)基因编码白细胞介素-1受体拮抗剂。进一步,这些IL-1相关基因包括位于人2号染色体(2q12)的型I和型II的人IL-1受体基因,及其位于鼠染色体1在位置19.5cM的鼠同源物。白细胞介素-1,白细胞介素-1,和白细胞介素-1RN是相关的,它们均结合于IL-1型1受体,而且只有白细胞介素-1和白细胞介素-1是促效剂的配基,其活化IL-1型I受体,而且IL-1RN是一个天然产生的拮抗剂配基。其中在此参考使用的术语“IL-1”是基因产物或者多肽,其中的含义是指所有的位于人2号染色体(2q 12-14)编码白细胞介素-1位点的所有的基因产物而且它们从其它物种或者功能性突变体的相应同源物因此。因此术语IL-1包括分泌的增强炎症反应的多肽,如IL-1和IL-1β,以及分泌的多肽,其中拮抗了炎症反应,如IL-1α受体拮抗剂以及IL-1型II(引诱物)的受体。
“IL-1受体“或者”IL-1R”是指不同的细胞膜结合蛋白受体,其可以结合于和/或者传导从IL-1位点-编码的配基的信号。该术语可以应用于任何蛋白,其能结合于白细胞介素-1(IL-1)分子,并且作为哺乳动物质膜膜蛋白的天然构型,据推测由IL-1提供给细胞的信号传导中起重要作用。正如在此应用的,术语包括具有IL-1结合或者信号传导活性的天然蛋白的类似物。实施例包括在美国专利No.4,968,607描述的人和鼠的IL-1受体。术语“IL-1核酸”是指编码IL-1蛋白的核酸。
“IL-1多肽”和“IL-1蛋白”是包括由IL-1基因组DNA序列编码的氨基酸序列的多肽,见图1,2和3,或者其片段,及其同源物以及包括促效剂和拮抗剂多肽。
“免疫系统”是细胞和因子的复杂系统,可以阻止病毒,细菌,寄生物,蠕虫,真菌,昆虫,原生动物等感染,并对抗外来体或者非自身物。免疫系统也作用于破坏机体的损伤或者有病的细胞,包括癌细胞。免疫系统进一步作用于区别自身和非自身,而且介导炎症和全身休克。损伤的免疫系统的作用是指任何它们的功能的缺陷。
在此使用的术语“包括”是指“包括但不限于”“包括”以及“包括但不限于”在此可以相互通用。
“增加的风险”或者“增加的易感性”是指与并不含有特定的多态性等位基因群体的疾病或异常状态的发生频率相比,含有特定的多态性等位基因个体的疾病或者病症有较高的发生频率。
如在此使用的术语“相互作用”是指包括可检测到的分子间的,如天然的蛋白-蛋白,蛋白-核酸,核酸-核酸以及蛋白-小分子或者核酸-小分子的关系和联系(如,生物化学相互作用)。
如在此使用的关于核酸,如DNA,或者RNA的术语“分离”分别是指从其它的DNAs,或者RNAs分离的分子,它们是指天然来源的大分子。如,编码个体的IL-1多肽分离的核酸优选的包括不超过10kb的核酸序列,天然地,在基因组DNA中,其只位于IL-1基因的两侧,更优选的,不超过5kb的这样的天然的两侧序列,而且最优选的小于1.5kb这样的天然发生的两侧序列。在此应用的分离的术语是指一种核酸或者肽,其实际上不含有细胞内的组分,滤过性毒菌的物质,或者由重组DNA技术产生的培养基,或者当化学合成时的化学前体,或者其它化学试剂。此外,“分离的核酸”是指那些非天然产生的片段,包括核酸片段而且在天然状态下没有发现。术语“分离”在此也指分离于其它细胞内蛋白的多肽,并且包括纯化和重组多肽。
“敲入”转基因动物是指一种动物,其具有一个修饰的基因导入了其基因组,而且,修饰基因的来源可以是属于外源或者内源。
“敲除”转基因动物是指一种动物,其部分或者完全抑制一种内源性基因的表达(如,基于以至少该基因的一部分缺失,用一个第二序列替换基因的至少一部分,引入终止密码子,编码关键氨基酸的碱基的突变,或者去除一个内含子连接等)。
“敲除构建体”是指一种核酸序列,其可以用于降低或者抑制在细胞中由内源DNA序列编码的蛋白的表达。在一个简单的实施例中,敲除构建包括一种基因,如IL-1RN基因,在该基因的关键部分缺失,以至于不能表达活性蛋白。可以选择的,很多终止密码子可以引入天然基因来引起蛋白的早期终止或者在使内含子的连接失活。在一个典型的敲除构建中,基因的一些部分用可选择的标记进行替换(如neo基因)以至于该基因可以如下表示:IL-1RN5’/neo/IL-1RN3’,其中IL-1RN5’和IL-1RN3’,分别指基因组DNA或者cDNA序列,其中,相对于IL-1RN基因部分的上游和下游以及其中neo是指一种nEOAycin抗性基因。在另一个敲除构建中,第二可选择的标记引入到基因的侧向位置以至于基因可以表示为:IL-1RN/neo/IL-1RN/TK,其中TK是胸腺嘧啶脱氧核苷激酶基因,其既可以加入到构建物的IL-1RN5’序列也可以加入到IL-1RN3’序列,而且可以进一步通过在适合的培养基中进行抗性选择(例如,是负选择标记时)。该两个标记的构建使得同源重组事件的选择可行,在同源重组中,去除了侧向TK标记,在非同源重组中一般保留TK序列。基因的缺失和/或者取代可以从外显子,内含子,尤其是内含子连接处和/或如启动子的调控区域发生。
“连锁不平衡体”是指在一个已知的对照群体中,两个等位基因共遗传的频率高于每一个等位基因单独发生的预期的频率。两个等位基因单独遗传发生的预期的频率是指第一等位基因的频率乘以第二等位基因的频率。所述的以预计的共发生频率的等位基因是指“连锁平衡体”。连锁不平衡体的原因还不是很清楚。这可以归因于选择特定的等位基因组合或者归因于最近的遗传性上的杂合子群体的混合。此外,在与疾病基因紧密连锁系的标记情况下,如果在最近的过去疾病的突变发生了,期望有与疾病基因相关的等位基因(或者一组连锁的等位基因),所以在特定的染色体区域通过重组事件足够形成平衡体的时间还没有过去。当指包括超过一个等位基因的等位样式时,如果包括第一等位基因的样式的所有等位基因与至少一个第二等位基因样式的等位基因一起形成连锁不平衡体,则第一等位基因样式与第二等位基因样式形成连锁不平衡体。连锁不平衡体的一个实施例是发生在IL-1RN(+2018)和IL-1RN(VNTR)多态性位点基因之间。在IL-1RN(+2018)的两个等位基因为100%与两个最常见的IL-1RN(VNTR)等位基因形成连锁不平衡体,它们是等位基因1和等位基因2。
术语“标记”是指已知的在不同的个体之间的基因组中的一段序列。例如,IL-1RN基因具有包括不同数量的串联重复(VNTR)。在已知标记的不同序列突变体被称为等位基因,突变或者多态性。例如VNTR标记具有至少5种不同的等位基因,其中的三个为稀少基因。不同的等位基因可能含有单一碱基的变化,包括替换、插入或者缺失、或者可能具有一种影响多个碱基的变化,包括替换、插入、缺失、重复、插入及其组合。
“调节”是指一种物质调节生物活性的能力。当应用于IL-1生物活性,促效剂或者拮抗剂可以例如通过促效或者拮抗IL-1合成,受体相互作用,或者IL-1介导的信号传导机制调节生物活性。
“突变的基因”或者“突变”或者“功能性突变”是指一种基因的等位基因样式,其中可以改变病人个体的表型,该个体具有一个相对于不具有这一突变的基因的病人个体而言突变的基因。由突变引起的改变的表型可以通过某些试剂校对或者补偿。如果病人个体必须是针对这一突变的纯合子其具有改变的表型,所述的突变是隐形的。如果一个拷贝的突变的基因足以改变病人个体的表型,所述的突变是显性的。如果一个病人个体具有一个拷贝的突变的基因而且具有一个在纯合子和杂合子之间进行调节的表型,突变被称为共显性。
“神经学功能”是指神经系统所有的活性,包括中枢神经系统,外周神经系统,植物性神经系统以及由神经元胞调控的激素和因子以及由神经细胞调控的细胞。
本发明的“非人动物”包括哺乳动物如,啮齿动物,非人灵长目动物,羊,狗,母牛,山羊,等等。优选的非人动物是选自啮齿动物族包括大鼠和小鼠,最优选的是小鼠,尽管转基因两栖动物,如爪蟾属Xenopus genus的成员,而且转基因鸡也可以提供重要的工具,用于理解和确定可以起作用的试剂,例如,胚胎发育和组织形成。在此使用的术语“嵌合动物”是指在其中发现重组基因的动物,或者其中重组基因的表达是在一些而不是所有的动物细胞中。术语“组织特异性嵌合动物”是指存在其中一种重组IL-1基因和/或在一些组织中而不是在其它的组织中表达或者破裂。术语“非人哺乳动物”是指除人以外的任何类的哺乳动物。
正如在此使用的,术语“核酸”是指多聚核苷酸或者多聚脱氧核苷酸如脱氧核糖核酸(DNA),而且,适当时,核糖核酸(RNA)。术语也可以理解为包括由核苷酸类似物(如,肽核酸)产生的是RNA也可以是DNA的等同物、类似物,而且如所描述的实施方案所用的,单链(有义或者反义)和双链多聚核苷酸。
“保健品”定义为包括维他命、矿物质、蛋白、氨基酸、糖、植物雌激素、黄酮类、酚类、花色素甙、类葫萝卜素、以上述的聚合物、以及以上述的混合物。
如果在上下文没有明确地说明,正如在此使用的术语“或者”应当理解为是指“和/或”。
术语“多态性”是指超过一种样式的基因或者基因的一部分(如等位基因突变体)共存。具有至少两种不同样式的基因的一部分,如,两种不同的核苷酸序列,是指“多态性区域”。正如在此使用的,术语“多态性区域”包括,但不限于,一种含有单一核苷酸的多态性位点,如,单链核苷酸多态性(SNP)。在多态性区域的一个特定的基因序列是等位基因。一个多态性区域可以是一个单一的核苷酸,其同源性在不同的等位基因中不同。一个多态性区域也可以是超过一个核苷酸,而且可能在长度上明显较长。
正如在此应用的术语“倾向”参照了一种疾病或者病态,如在疾病或者病态的“倾向”其可以与表达“易感性”或者“易感性”相互通用。如在此使用的术语“倾向”参照了一种疾病或者病态表明了一个体增加了未来发展一种疾病或者病态的风险。例如,如果发现了一个等位基因与特定的疾病与病症相关或者成为前兆,一个携带等位基因的个体具有更强的倾向发展这一特定疾病或者病症。
“活性氧簇”包括超氧化物,氧根,由于氧化产生的碳根,超氧化物以及从氧化产生的超氧化物和金属根。
在此使用的“小分子”是指一种组合物,其具有的分子量小于大约5kD,最优选的小于大约4kD小分子可以是核酸、肽、拟肽、糖、脂类或者其它的有机或者无机分子。
正如在从使用的,术语“特异性杂交”或者“特异性检测”是指核酸分子具有与至少大约6个连续的核苷酸的样品杂交的能力。
在整个说明书中的遗传学术语“转录调控序列”是指DNA序列,如起始信号,增强子,以及启动子,其诱导或者控制与之操纵连锁的蛋白编码序列的转录。
正如在此使用的术语“转基因”是指一段核酸序列(编码,如其中一个IL-1多肽,或者一个反义转录本),其已经导入细胞。一种转基因可以是部分的或者完全异种源的,如,相对于待引入的转基因动物或者细胞是外源的,或者其对于一种相对于待引入的内源的转基因动物或者细胞的基因是同源的,但是其设计为插入,或者插入到动物的基因组,以这样的方式来改变待插入的细胞的基因组(如,插入的位点不同于天然基因的位点或者其插入导致了敲除)。一种转基因也可以在细胞中以附加体样式存在。一种转基因可能包括一个或多个转录调控序列以及任何其它的核酸如内含子,而且其对选择核酸的最佳的表达是必要的。
“转基因动物”是指任何动物,优选地一种非人哺乳动物,鸟类或者一种两栖类,其中一个或者更多的动物细胞含有通过人为干预的方式引入异种的核酸,如通过专业上所熟知的转基因技术。核酸通过直接或者间接引入前体细胞,通过仔细的基因操作如通过显微注射,或者通过重组病毒的感染。术语基因操作并不包括经典遗传性的杂种,或者体外受精,而是涉及导入重组DNA分子。该分子可以整合入一种染色体,或者其可以是染色体外的可以复制的DNA。在此描述的典型的转基因动物中,转基因引起细胞表达重组样式的IL-1多肽,如,可以是促进剂或者拮抗剂样式。而且,有可能转基因动物中的重组基因沉默,例如,FLP或者CRE重组酶依赖于以下所描述的结构。此外,“转基因动物”也包括那些重组动物,其中的一个或者多个基因断裂是由人为干预引起的,既包括重组技术也包括反义技术。认为该术语包括所有的子代。这样,基础动物和所有的F1,F2,F3等等,其子代也包括在内。
在此使用的术语“治疗”是包括治疗和改善疾病的至少一种综合征或者至少一种与紊乱相关的异常。
术语“载体”是指一种核酸分子,其能够转运与其它与之相连的另外的核酸。一种类型优选的载体是一种附加体,如,一种可以在染色体外复制的核酸。优选的载体是那些可以自主复制的以及/或者与之相连的核酸的表达的载体。可操作地相连的能介导基因表达的载体在此是指“表达载体”。总的来说,利用重组DNA技术的表达载体一般是以“质粒”形式应用,其一般是指环状双链DNA环,其以载体形式而不结合于染色体。在目前的说明书中使用“质粒”和“载体”。可以互相通用的,质粒是载体应用的是最常用的形式。本发明意欲包括其它形式的表达载体,其具有等效的功能而且其在随后的本领域熟知的。
术语“野生型等位基因”是指一基因的一种等位基因,其在受试个体中存在两拷贝导致野生型表型。有可能有几种不同的特定基因的野生型等位基因,因为在一种基因的某一个核苷酸的变化可能不影响一个具有两个拷贝的具有核苷酸变化基因病人个体的表型。
预测药物
与衰老相关的多态性
本发明至少部分以确定的等位基因为基础,它们与衰老相关疾病的早期发作有关。因此这些等位基因的检测,在一个病人个体中单独或者与其它的方法相关,表明病人个体具有或者其对EOA是否易感染。例如,与EOA相关的IL-1多态性等位基因包括每一个以下分子标记的每一个等位基因2,分子标记为:IL-1A(+4845),IL-1B(+3954)以及IL-1RN(VNTR)或者与以上所提及的等位基因的一个形成连锁不平衡体的等位基因。在特定的优选的实施方案中,存在特定的一个或者多个以上提及的IL-1多态性位点的等位基因的样式,该等位基因位点用于预测个人对发展EOA的易感性。特定地,在IL-1基因簇的位点有3种样式地等位基因,其显示了与EOA的不同关系。在此这些样式是指为样式1,2和3。在一个优选的实施方案中,任何这些样式的的检测提供了关于病人个体将含有EOA的相似性的信息。样式1与缩短的寿命相关。样式2的检测表明了病人个体对早期细胞衰老有易感性。
这些IL-1位点多态性代表一种在IL-1A/IL-1B/IL-1RN基因簇(参见图4)的单碱基突变。IL-1A(+4845)多态性是在编码炎症细胞因子IL-1a(Gubler,等.,(1989)白细胞介素,炎症和疾病(Bomford和Henderson,eds.)p.31-45,Elsevier出版商;和Van den Velden和Reitsma(1993)Hum Mol Genetics 2:1753-50)的IL-1A基因的外显子V,位置+4845处一个单碱基变异(等位基因1是G,等位基因2是T)。IL-1A(+4845)多态性发生在该基因的编码区并且导致了在编码的蛋白中的单个氨基酸的变(异Van den Velden和Reitsma(1993)Hum Mol Genetics 2:1753)。第一次描述IL-1B(+3954)多态性是一个Taq I限制酶片段长度多态性(RFLP)(Pociot等.,(1992)Eur JClin Invest 22:396-402)而且已经随后定性为在IL-1B基因的外显子V的位置+3954处单个碱基变异(等位基因1是C,等位基因2是T)(di Giovine等.,(1995)Cytokine 7:600-606)。在IL-1B的开放阅读框架中的单一核苷酸的变化似乎并不在品质上影响编码IL-1β多肽的序列,因为其发生的位置在等位基因1中的TTC苯丙氨酸密码子的第三位,而且因此等位基因2仅仅在这一位置替换成TTT的苯丙氨酸密码子,其编码IL-1B基因产物的第105位氨基酸。此外,IL-1RN(+2018)多态性(Clay等.(1996)Hum Genet 97:723-26)是一单碱基变异(等位基因1是T,等位基因2是C),而且也指外显子2(8006)(GenBank:在8006位的X64532)。最后IL-RN的串联重复(VNTR)多态性变化的数目发生在第二内含子的IL-1受体拮抗剂编码基因(Steinkasserer(1991)Nucleic Acids Res 19:5090-5)。IL-1RN(VNTR)的多态性的等位基因2与两个重复的一个86碱基对序列相对应,同时等位基因1对应于4个重复,等位基因3为3个重复,等位基因4为5个重复,而且等位基因5为6个重复(Tarlow等.(1993)HumGenet 91:403-4)。在个体中检测到这些IL-1等位基因突变体中的任何一个表明该病人个体具有对于衰老相关疾病的早期发作有增强的易感性。
而且,由于这些等位基因与其它的等位基因形成连锁不平衡体,测定这样的其它的连锁的等位基因也表明,一个病人个体具有对于衰老相关疾病的早期发作有增强的易感性。例如,以下的IL-1(33221461)单倍型的等位基因是形成连锁不平衡体:
    IL-1A的等位基因3的222/223标记
    IL-1A的等位基因3的gz5/gz6标记
    IL-1A的等位基因2的-889标记
    IL-1B的等位基因2的+3954标记
    IL-1B的等位基因1的-3737标记
    IL-1B的等位基因1的-511标记
    等位基因4的gaat.p33330标记
    等位基因6的Y31标记
    IL-1RN的等位基因1的VNTR或者(+2018)标记
因此,IL-1B(-511)的等位基因1和IL-1RN(VNTR)的等位基因1相互形成非常强的连锁不平衡体,而且它们中的每一个与等位基因1的IL-1B的-511标记形成连锁不平衡体。进一步,在本发明的可选择的实施方案中,确定了在IL-1A的222/223标记,IL-1A的gz5/gz6标记,IL-1A的-889标记,IL-1B的+3954标记,IL-1B/IL-1RN的基因内区域的gaat.p33330标记,或者IL-1B/IL-1RN基因内区域的Y31标记的基因型分析,而且检测到了连锁于一个或者更多个优选的EOA-预测等位基因的多态性等位基因的存在。
此外,已知IL-1RN(+2018)多态性的等位基因2与IL-1RN(VNTR)多态性位点的等位基因2形成连锁不平衡体,其依次是44112332人单倍型的一部分。44112332单倍型包括以下的基因型:
    IL-1A的等位基因4的222/223标记
    IL-1A的等位基因4的gz5/gz6标记
    IL-1A的等位基因1的-889标记
    IL-1B的等位基因1的+3954标记
    IL-1B的等位基因1的-3737标记
    IL-1B的等位基因2的-511标记
    等位基因3的gaat.p33330标记
    等位基因3的Y31标记
    IL-1RN的等位基因2的VNTR标记
相似地,在一个IL-1RN可选择的外显子(外显子lic,其产生一种基因产物的胞内样式)的三个其它的多态性也与IL-1RN(VNTR)的等位基因2(Clay等.(1996)Hum Genet 97:723-26)形成连锁不平衡体。这些包括:IL-1RN外显子lic(1812)多态性(GenBank:X77090在1812);IL-1RN外显子lic(1868)多态性(GenBank:X77090在1868);以及IL-1RN外显子lic(1887)多态性(GenBank:X77090在1887)。进一步,在启动子也有另一个多态性用于可选择地剪接成基因在胞内的样式,Pic(1731)多态性(GenBank:X77090在1731),也与等位基因2的IL-1RN(VNTR)的多态性位点形成连锁不平衡体(Clay等.(1996)Hum Genet 97:723-26)。对于这些IL-1RN多态性位点的每一个相应的序列改变如下显示。
等位基因号  外显子2(IL-1RN的+2018)  外显子lic-1(GB:X77090的1812)  外显子lic-2(GB:X77090的1868 外显子lic-3(GB:X77090的1887  Pic(GB:X77090的1731)
1  T  G  A G  G
 2  C  A  G C  A
对于这些多态性位点的每一个,已经确定了等位基因1序列突变体与等位基因1的IL-1RN(VNTR)位点形成连锁不平衡体(Clay等.(1996)Hum Genet 97:723-26)。
一个第三个单倍型,术语为样式3,包括以下的连锁不平衡体的等位基因:
    IL-1A的等位基因1的-889标记
    IL-1A的等位基因1的+4845标记
    IL-1B的等位基因1的+3954标记
    IL-1B的等位基因1的-511标记
    IL-1B的等位基因2的-3737标记
    IL-1RN的等位基因1的+2018标记
    IL-1RN的等位基因1的VNTR标记
看起来样式3产生在三个样式中最低的炎症反应。在一个研究中,评估小于60岁的239个病人个体的C-反应性蛋白(CRP)水平。具有明显的样式1的个体具有的C-反应性蛋白的反应水平比样式3高75%。具有明显的样式2的个体具有的C-反应性蛋白的反应水平比样式3高11-26%。具有样式3的病人个体对于在血管成形术和移植支架以后冠状动脉再狭窄的风险提高。此外据期望,具有样式3的个体可能表现出以下的情况:
I.早期慢性疾病的风险下降。
II.对于抗炎症制剂有相反的反应。
III.对于感染性疾病和它们的并发症的风险提高。
此外,除了以上描述的等位基因样式,在阅读完本说明书后,本领域专业人员可以容易地确定与EOA相关的等位基因形成连锁不平衡体的其它等位基因(包括多态性和突变)。例如,收集从第一组没有已知的EOA相关的等位基因的病人个体来的一个核酸样品,以及从第二组带有一个或者多个EOA相关的等位基因的病人个体来的DNA。然后比较这些核酸样品来确定那些与第一组相比在第二组中过表现的等位基因,其中推测这样的等位基因与EOA有联系。可选择地,可以确定与EOA有联系的等位基因形成的连锁不平衡体的等位基因,例如通过针对大群体的基因型分析和进行统计学分析来确定哪一个等位基因看起来比预期的等位基因更经常在一起。优选地,选择的组是包含遗传学相关的个体。遗传学相关的个体包括来源于同一民族,同一种族,或者更进一步同一家族的个体。当对照组和测试组之间的遗传相关性程度提高,与引起疾病的等位基因连锁的更远的多态性等位基因的预计值也提高。这是因为经过较少的进化时间使得在基础群体在染色体上连锁的多态性通过遗传性交换事件进行重新分布。这样的民族特异性,种族特异性,甚至家族特异性诊断性基因型分析可以发展成为允许测定在人的进化过程中更近期产生的疾病等位基因,如,在主要的人类种族分开以后,在人群体分离成为不同的种族群以后,而且就在一个特定的家系的最近的历史期间以后。
在两个多态性标记或者在一个多态性标记与一种疾病引起的突变间的连锁不平衡体是亚平稳的状态。缺乏选择性压力或者偶尔发生的连锁的再发生的基础突变事件,多态性将最终通过染色体重组事件而分离,而且将因此通过人类进化的过程达到形成连锁平衡体。这样,在与一种疾病或者病症的连锁平衡体中发现的多态性的等位基因的可能性可能随着在至少两方面的变化而增加,两方面为:多态性标记与疾病引起的突变之间的物理图谱的距离的下降,和对连锁的碱基对的分离有用的有丝分裂传代次数的降低。考虑后一因素表明,两个个体的相关性越近,它们越有可能共享一个母本染色体或者含有连锁的多态性的染色体区域,而且还不大可能是:通过发生在每一代的有丝分裂的交换事件,这一连锁的配对将成为非连锁。作为一种结果,两个个体的相互关系越近,越有可能广泛分布的多态性可以共遗传。这样,对于分隔较宽与共同种族相关的个人,种族性或者家族,分离更远的多态性位点的可靠性可以依赖于作为相关的引起疾病的突变遗传的指示剂。
可以设计的用于与特定IL-1位点基因的合适的探针,IL-1的基因位点如IL-1A,IL-1B,或者IL-1RN或者相关基因。这些基因组DNA序列分别参见图1,2和3,而且分别与正式的SEQ ID Nos15,16和17进一步对应。可选择地,这些探针可以在相应的基因组位点其它的区域包括基因间序列结合。实际上人2号染色体的IL-1区域跨度大约400kb,而且估算平均每1000个碱基对有一个单核苷酸多态性,包括单独一些400SNPs的位点。而且其它本发明可用的多态性是来自不同的公众数据源。例如,人基因组数据库收集了基因内的SNPs,可以通过序列搜索来查找而且该库目前包括了大约2,700个SNPs(http://hgbase.interactive.de)。同时也可以在麻省理工学院(MITSNF数据库(http://www.genome.wi.mit.edu/SNP/human/index.html)拥有的人多态性数据库中查找。从这样的SNPs数据库中可以找到人多态性。
例如,在这些数据库中的任何一个检测人基因组的IL-1区域,发现IL-1位点基因的两侧是一个中心体近端的多态性标记称为微卫星标记在127.4cM(厘摩(摩尔根的百分之一,遗传图距单位,等于1%的交换)的AFM220ze3(参见GenBank Acc.No.Z17008)和一个远端的多态性标记称为微卫星锚标记AFM087xal在127.9cM(参见GenBankAcc.No.Z16545)。这些人多态性位点均是CA二核苷酸重复微卫星多态性,而且,正如这样,在人类群体中显示出一种高度的杂合现象。例如AFM220ze3的一个等位基因产生一种211bp的PCR扩增产物,其5’端引物的序列为TGTACCTAAGCCCACCCTT-TAGAGC(SEQ ID No.18)以及3’引物的序列TGGCCTCCAGAAACCTCCAA(SEQ ID No.19)。进一步,AFM087xal的一个等位基因产生一种177bp的PCR扩增产物,其5’端引物的序列为GCTGATATTCTGGTGGGAAA(SEQ ID No.20)以及3’引物的序列GGCAAGAGCAAAACTCTGTC(SEQ ID No.21)。与唯一序列相对应的等效的引物产生针对这些人2号染色体的CA二核苷酸的重复的多态性的5’和3’,这对于专业人员是很容易的。合理的等效的引物包括那些可以在大约1kb的范围内与设计的引物杂交,引物的长度可以进一步从大约17bp到大约27bp。扩增唯一的人染色体基因组序列的引物设计的一个总的原则是它们具有一个1至少是大约50℃的融解温度,其中近似的融解温度可以通过使用以下的公式估算T融解=[2X(#A或者T)+4X(#G或者C)]。
在这些两个CA二核苷酸重复多态性之间产生许多其它的人多态性位点,而且还提供了另外的靶用于在一个家族或者其它的遗传学相关的个体形成的组确定一个EOA预测的等位基因。例如,国家生物技术信息中心网站(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genemap/)罗列了许多的在IL-1位点区域的多态性标记,而且提供了用于扩增和分析这些标记而设计相应引物的指导原则。
因此,本发明的核苷酸片段由于其可以选择性地与从人染色体2q12-13的分支序列或者从这一区域的cDNA的互补序列形成杂和链而应用,或者提供引物用于在这一区域扩增DNA或cDNA。为了这一目的相应的探针的设计需要考虑许多的因素。例如,具有长度为10,15,或者18到20个核苷酸,或者到大约30个核苷酸,将会比较有用。较长的序列,如40,50,80,90,100,甚至到全长,在某些实施方案中更优选。只要能够足以进行足够特异性杂交而可以用作分子探针,对于专业人士一般接受的长度为至少18到20个核苷酸的寡聚核苷酸。更进一步,根据本申请的提示,专业人员将需要应用不同的杂交条件而需要针对靶序列的不同程度选择性的探针。对于需要高选择性的应用,专业人员一般需要应用相对严谨的条件形成杂和体。例如相对低的盐浓度和/或高的温度条件,比如,应用0.02M-0.15M的NaCl,温度为大约50℃到70℃,这样的选择条件可能较宽松,有可能在探针和模板或者靶链之间有错配。
在与检测以上所描述的等位基因相关的病人个体可以检测到或者监视到其它的等位基因或者其它的EOA标记。
等位基因的检测
许多方法可以用于检查人的多态位点的特定的等位基因。用于检测特定的多态等位基因的优选的方法将取决于,部分地取决于多态性的分子特性。例如,多态位点的不同的等位基因组成可能是DNA的一个单一的碱基对有所不同。这样的单一核苷酸多态性(或SNPs)是基因变异的主要部分,占所有已知多态性的80%,在人的染色体组中它们的密度估计是平均1000个碱基对中有一个这样的变异。SNPs在仅有的两种不同形式中最经常是双等位基因发生的(虽然根据DNA中有4种不同的核苷酸碱基,SNP有多达4种的不同形式在理论上是有可能的。)然而,SNPs在变异上比别的多态性更稳定,这使得它们适合用于相关研究,其中标记和未知变异之间的连锁不平衡可以用于绘制导致疾病的变异图谱。另外,因为SNPs典型地仅有两个等位基因,所以它们可以通过一个简单的阳性/阴性测定确定基因型,而不用进行长度测定,这使它们更易于自动化操作。
几种方法可以用于检测个体中特定的单一核苷酸多态等位基因的存在。在此领域的进展提供了准确的、容易、便宜的大规模SNP基因型分析方法。例如最近,已经描述了几种新技术,包括动态等位基因特有的杂交(DASH),微量反应板排列对角凝胶电泳(MADGE),pyrosequencing,寡聚核苷酸特异的连接,TaqMan系统和一些DNA“芯片”技术,例如AffymetrixSNP芯片。这些方法要求目的基因区域的扩增,一般用PCR扩增。也有别的成熟的方法,通过侵入性裂解,然后用质谱测量法或固定封闭探针法产生小的信息分子和滚环扩增,可以最终不需要PCR。检测特异性单一核苷酸多态性的一些已知的技术方法在以下概述。本发明的方法可以理解为包括所有的可行方法。
促进分析单一核苷酸多态性的几种方法已经成熟。在一个实施方案中,如所揭示的,单一碱基多态性可以用特异的抗核酸外切酶的核苷酸检测,例如在Mundy,C.R.(美国专利号4,656,127)。根据此方法,与从3末端到多态位点的等位基因序列互补的引物可以与从特定的动物或人获得的目的分子杂交。假如目的分子上的多态位点所含的核苷酸与存在的特定的抗核酸外切酶核苷酸衍生物互补,那么衍生物将结合入杂交引物的末端。这样的结合致使引物抗核酸外切酶,所以可以检测出来。因为样品的抗核酸外切酶衍生物的密度已知,所以发现引物开始抗核酸外切酶就揭示存在于目的分子的多态性位点中的核苷酸与反应中使用的核苷酸衍生物的核苷酸互补。此方法有不要求确定大量的外切酶序列数据的优点。
在本发明的另一例子中,使用确定多态性位点的核苷酸的同一性的解决方法。Cohen,D.等(法国专利2,650,840;PCT Appln.号WO91/02087)。如美国专利号4,656,127的Mundy方法中,采用与从3末端到多态位点的等位基因序列互补的引物。此方法使用标记了的双脱氧核苷酸衍生物确定那个位点的核苷酸同一性,假如标记了的双脱氧核苷酸衍生物与多态位点的核苷酸互补,它将结合到引物的末端。
一个选择性的方法,已知为Goelet,P等(PCT Appln号92/15712)描述的遗传比特分析法或GBATM。Goelet,P等人的方法使用标记的终止子和引物的混合物,引物与从3’端到多态位点的序列互补。被结合的标记的终止子被评估确定,并且被结合的标记的终止子与目的分子的多态位点中的核苷酸互补。与Cohen等的方法相反(法国专利2,650,840;PCT Appln号WO91/02087),Goelet等的方法是优选的非均相测定法,其中引物或目的分子固定在固定相上。
最近,几种用于分析DNA中多态位点的引物引导的核苷酸结合程序已经被描述(Komher,J S等,Nucl Acid.Res 17:7779-7784(1989);Sokolov,B.P.,Nucl.Acid Res.18:3671(1990);Syvanen,A.C.等,Genomics 8:684-692(1990);Kuppuswamy,M.N.等,Proc.Natl.Acad.Sci(U.S.A)88:1143-1147(1991);Prezant,T.R.等,Hum.Mutat.1:159-164(1992);Ugozzoli,L.等。,GATA 9:107-112(1992);Nyren,P等,Anal.Biochem 208:171-175(1993))。这些方法与GBATM不同,因为它们都依赖于标记的脱氧核苷酸的结合,以区别多态位点的碱基。在这种样式中,因为信息与结合了的脱氧核苷酸成比例,所以出现同样核苷酸的run的多态性会形成一种信号,信号与伸展的长度成比例(Syvanen,A-C.,等,Amer.J.Hum.Genet.52:46-59(1993))。
对于产生蛋白翻译成熟前终止的变异,蛋白截断检验(PTT)提供了一个有效的诊断方法(Roest等,(1993)Hum.Mol.Genet.2:1719-21;van der Luijt等(1994)Genomics 20:1-4)。对于PTT,RNA首先从可获得的组织中分离,反转录,感兴趣的片断用PCR扩增。反转录PCR的产物作为巢式PCR扩增的模板,引物含有RNA聚合酶启动子和启动真核翻译的序列。感兴趣的序列扩增后,独特的基序结合入体外转录和PCR产物翻译的引物允许序列。翻译的产物进行SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳,截断的多肽的出现是存在导致翻译的成熟前终止的变异的信号。在此技术的一些变化中,当感兴趣的目的区域是从一个单一的外显子衍生的时候,DNA(与RNA相反)作为PCR的模板。
任何细胞类型或组织都可以用于获得在此描述的诊断中使用的核酸样品。在一个优选例子中,用已知的技术(例如静脉穿刺)从体液,例如血液或唾液中获得DNA样品。做为选择的,核酸检验可以用干燥样品进行(例如,头发或皮肤)。但使用RNA或蛋白质时,可以使用的细胞或组织必须表达IL-1基因。
诊断程序也可以直接在通过活组织检查或切除获得的患者组织的组织切片上原位进行,这样就不需要核酸提纯。核酸试剂可以作为这样的原位程序中使用的探针和/或引物(见,例如Nuovo,G.J.,1992,原位杂交PCR:实验方案和应用,Raven Oress,NY)。
除主要集中于检测一种核酸序列的方法外,在这样的检测方案中对全貌也进行了评估。产生了指纹图谱剖析图,例如,通过使用差异显示程序,Northern分析法和/或RT-PCR。
一种优选的检测方法是等位基因特异的杂交,使用IL-1炎症前的单倍型的至少一个等位基因的一个区域重叠,并且在变异或多态区域左右大约5,10,20,25或30个核苷酸。在本发明的一个优选例子中,几种能特异性地与别的涉及EOA的等位基因变异体杂交的探针,这些探针连接到固相载体上,例如一种“芯片”(芯片可以支撑大约250,000寡聚核苷酸)。寡聚核苷酸可以通过一些处理,包括平板印刷术,连接到固相载体上。也叫做“DNA探针阵列”的使用这些含有寡聚核苷酸的芯片进行的变异检测分析已有描述,例如在Cronin等的(1996)Human Mutation7:244中。在一个实施方案中,芯片含有一个基因的至少一个多态区域的所有等位基因变异。固相载体与检验核苷酸接触,检测与特异探针的杂交。相应的,一个或多个基因的许多等位基因变异的同一性可以在简单的杂交实验中确认。
这些技术也可以在分析前进行核酸的扩增。技术熟练的人员已知的扩增技术包括,但是并不局限于克隆,聚合酶链式反应(PCR),特异等位基因的聚合酶链式反应(ASA),连接酶链式反应(LCR),巢式聚合酶链式反应,自激的序列复制(Guatelli,J.C.等。1990,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:1874-1878),转录扩增系统(Kwoh,D.Y.等。1989,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86:1173-1177),和Q-β复制酶(Lizardi,P.M等。1988,Bio/Technology 6:1197)。
扩增产物可以用许多方法测定,包括大小分析,限制性消化,然后大小分析,检测反应产物中的特异标记的寡聚核苷酸引物,等位基因特异的寡聚核苷酸(ASO)杂交,等位基因特异的5’外切酶检测,测序,杂交,等等。
PCR为基础的检测方法同时包括许多标记物的复合扩增。例如,技术上已知可以选择PCR引物来产生大小不重叠,可以同时分析的PCR产物。做为选择的,可以用差示标记的引物扩增不同的标记物,所以每一种都可以差示检测。当然,杂交为基础的检测方法可以在一个样品中差示检测许多的PCR产物。技术上别的技术可以对许多标记物进行复合分析。
在仅有的实施例中,方法包括步骤(i)从患者中收集细胞样品,(ii)从样品细胞中分离核酸(例如,染色体,mRNA或两种都收集),(iii)核酸样品与一种或多种引物接触,引物特异性的从5’到IL-1炎症前的单倍型的至少一个等位基因杂交和3’到IL-1炎症前的单倍型的至少一个等位基因发生等位基因杂交和扩增的条件下杂交,(iv)检测扩增产物。这些检测方案对于检测核苷酸分子特别有用,假如这些分子以很低的数量存在的话。
在一个样品检测的优选实施方案中,IL-1炎症前的单倍型的等位基因通过限制酶切方式的改变来识别。例如,分离样品和对照的DNA,扩增(任选),用一种或多种限制性内切酶消化,用凝胶电泳确定片断的长度大小。
然而在另一个实施方案中,本领域已知的任何序列反应都可以用来直接对等位基因进行测序。典型的测序反应包括那些以Maxim和Gilbert(1997)Proc.Natl Acad Sci USA 74:560)或Sanger(Sanger等(1997)Proc.Nat.Sci USA74:5463)为基础发展的技术。也预期当进行样品检测时,一些自动测序程序中的任何一个都可以使用。(见,例如PCT出版WO 94/16101;Cohen等.(1996)Adv Chromatogr36:127-162;and Griffin等.(1993)Appl Biochem Biotechnol38:147-159)。对本领域技术人员来说明显的是,对于某个实施方案,仅仅一个,两个或三个核苷酸碱基的出现需要在测序反应中确定。例如,当仅仅一个核苷酸被检测时,A-track即可以进行。
在进一步的实施方案中,保护免受切除试剂的作用(如核酸酶,羟胺或四氧化锇和与哌啶)可以用于检测在RNA/RNA或RNA/DNA或DNA/DNA异源双链中的错配碱基(Myers,等(1985)Science 230:1242)。一般的,“错配碱基切除”技术开始是含有野生型的(标记的)RNA或DNA与样品杂交,形成异源双链。双链双螺旋用切割双螺旋的单链区域的试剂处理,双螺旋的单链区域的存在是由于对照与样品链之间存在碱基错配。例如,RNA/DNA双螺旋用Rnase处理,DNA/DNA杂交链用S1核酸酶处理,从而把错配区域酶消化。在另一个实施方案中,为了消化错配碱基,或者DNA/DNA或者RNA/DNA双螺旋用羟胺或四氧化锇和哌啶处理。错配区域消化后,得到的材料在变性聚丙烯酰胺凝胶上通过大小分离,确定变异的位置。见,例如,Cotton等(1998)Proc.Natl Acad Sci USA 85:4397;and Saleeba等(1992)MethodEnzymol.27:286-295。在一优选实施方案中,为了检测,对照DNA或RNA可以进行标记。
在另一实施方案中,错配切除反应采用可以识别双链DNA上错配碱基的一种或几种蛋白(也叫“DNA错配修复酶”)。例如,Ecoli的mutY酶切除G/T错配碱基中的T和从Hela细胞中得到的胸腺嘧啶脱氧核苷DNA糖基化酶切除G/T错配碱基中的T(Hsu等(1994)Carcinogenesis15:1657-1662)。根据典型实施方案,以IL-1位点单倍型上的一个等位基因为基础的一种探针与cDNA或别的从实验细胞中得来得DNA产物杂交。双螺旋用DNA错配修复酶处理,切除产物,假如有的话,可以从电泳方案或别的方案中检测出来。见,例如,U.S.专利号5,459,039。
在另一个实施方案中,电泳迁移率的改变将用于区别IL-1位点的等位基因。例如,单链构象多态性(SSCP)可以用于检测变异的和野生型核苷酸之间电泳迁移率的不同(Orita等.(1989)Proc Natl.Acad.Sci USA 86:2766,也见Cotton(1993)Mutat Res 285:125-144;和Hayashi(1992)Genet Anal Tech Appl 9:73-79)。样品和对照IL-1位点等位基因的单链DNA片断是变性的,并且可以再复性。单链核苷酸的二级结构根据序列改变,得到的电泳迁移率的改变可以检测甚至一个单一碱基的改变。DNA片断可以标记或用标记的探针检测。检测的灵敏度通过使用RNA(而不是DNA)而增强。其中二级结构对于序列中的改变更敏感。在一个优选实施方案中,主题方法使用异源双链分析,在电泳迁移率改变的基础上分离双链的异型双链分子。
在另一实施方案中,使用变性的梯度凝胶电泳(DGGE)分析在含有一系列变性剂梯度的聚丙烯酰胺凝胶中等位基因的移动(Myers等(1985)Nature313:495)。当DGGE作为分析方法使用时,DNA要修饰以确保DNA并不完全变性,例如加上PCR扩增的高溶点富含GC DNA的大约40bp的GC封条。在进一步的实施方案中,用温度梯度取代变性剂梯度以确定对照和样品DNA迁移率的不同(Rosenbaum和Reissner(1987)Biophys Chem265:12753)。
检测等位基因的别的技术的实施方案包括,但并不局限于,选择性寡聚核苷酸杂交,选择性扩增,或选择性引物延伸。例如,制备寡聚核苷酸引物,其中已知的变异或核苷酸不同(例如,等位基因变异)置于中心位置,然后在只有完全配对才能杂交的条件下与目的DNA杂交(Saiki等。(1986)Nature 324:163);Saiki等。(1989)Proc.NatlAcad.Sci USA 86:6230)。当寡聚核苷酸连接于杂交膜,并且与标记的目的DNA杂交,寡聚核苷酸与PCR扩增的目的DNA或许多不同的变异或多态位点杂交,这样的等位基因特异性杂交技术可以用于检测每次反应中的变异或多态区域。
可选择的,取决于选择性PCR扩增的等位基因特异性扩增技术可用于与本发明连接。作为特异性扩增引物的寡聚核苷酸可以引入感兴趣的变异或多态区域,或者在分子中心(这样扩增就取决于差示杂交)(Gibbs等(1989)Nucleic Acids Res.17:2437-2448)或在引物3’端,在合适的条件下,可以阻止错配或减少聚合酶的延伸(Prossner(1993)Tibtechll:238。另外可以理想地在变异区域引入新的限制位点,以产生基于切除的检测(Gasparini等。(1992)Mol.Cell Probes 6:1)。预期在某个实施方案中扩增也可以用Taq酶扩增(Barany(1991)Proc.Natl.Acad.Sci USA 88:189)。在这样的实施方案中,连接只能在3’端和5’端序列完全配对才能发生,这使得通过检查是否存在扩增,来检测一个特异位点的已知变异的存在成为可能。
在另一个实施方案中,如,例如在美国专利No.4,998,617和Landegren,U.等.(1988)Science 241:1077-1080)描述的使用寡聚核苷酸连接检测(OLA)进行等位基因变异的确定。OLA方案使用两个设计成可以与目的单链的邻接的序列杂交的寡聚核苷酸。其中一个寡聚核苷酸与分离的标记例如生物素化的连接,另一个被检测性标记。假如在目的分子中发现精确互补序列,那么寡聚核苷酸将杂交,这样它们的末端接连,并且产生连接底物。使用抗生物素蛋白,或别的生物素配基,连接可以使得标记的寡聚核苷酸被回收。Nickerson,D.A.等已经描述与PCR和OLA结合的核苷酸检测方法(Nickerson,D.A.等。(1990)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:8923-27)。在此方法中,PCR用于达到目的DNA指数扩增的目的,然后用OLA检测。
已经开发了以OLA方法为基础的几种技术,并且可以用于检测IL-1位点单倍型等位基因。例如,美国专利号5,593,826揭示使用3’-氨基和5’-磷酸化的寡聚核苷酸的寡聚核苷酸,OLA可以形成有氨基磷酸酯键的共轭物。Tobe((1996)Nucleic Acids Res 24:3728)等人描述的另一个OLA变易中,OLA与PCR结合可以在简单的微量滴定孔中测定两个等位基因。通过用独特的半抗原,例如,异羟基洋地黄毒甙元和荧光素,标记每一等位基因特异的引物,每个OLA反应可以通过使用不同的酶指示物,碱性磷酸酶或辣根过氧化物酶标记的半抗原特异的抗体来检测。使用导致两种不同颜色产生的高透光率样式,此系统可以来检测两个等位基因。
发明的另一个例子是为了发展EOA,为了检测易感性而针对试剂盒。试剂盒含有一种或多种寡聚核苷酸,包括5’和3’与IL-1位点单倍型至少一个等位基因杂交的5’和3’寡聚核苷酸。PCR扩增寡聚核苷酸应分开25到2500碱基对,优选的分开100到500碱基对,为了产生PCR用于后续分析的合适大小的PCR产物。
发明的诊断方法中使用的特别优选的引物对包括以下:
5’ATG GTT TTA GAA ATC ATC AAG CCT AGG GCA 3’(SEQ ID No.1)和
5’AAT GAA AGG AGG GGA GGA TGA CAG AAA TGT 3’(SEQ ID No.2)和
5’TGG CAT TGA TCT GGT TCA TC-3’  (SEQ ID No.3)和
5’GTT TAG GAA TCT TCC CAC TT-3’  (SEQ ID No.4)
5’CTC AGG TGT CCT CGA AGA AAT CAA A(SEQID No.5)和
5’GCT TTT TTG CTG TGA GTC CCG 3’  (SEQ ID No.6)
5’CTC AGC AAC ACT CCT AT-3’  (SEQ ID No.7)和
5’TCC TGG TCT GCA GCT AA-3’  (SEQ ID No.8)
5’CTA TCT GAG GAA CAA ACT AGT AGC-3’  (SEQ ID No.9)和
5’TAG GAC ATT GCA CCT AGG GTT TGT-3’  (SEQ ID No.10)
5’ATT TTT TTA TAA ATC ATC AAG CCT AGG GCA3’ (SEQ ID No.11)和
5’AAT TAA AGG AGG GAA GAA TGA CAG AAA TGT 3’(SEQ ID No.12)
5’AAG CTT GTT CTA CCA CCT GAA CTA GGC-3’  (SEQ ID No.13)和
5’TTA CAT ATG AGC CTT CCA TG-3’  (SEQ ID No.14)
使用发明的方法进行在扩增和检测IL-1多态等位基因中使用的额外的寡聚核苷酸的设计通过人染色体2q13-含人IL-1位点的更新的序列信息和这一位点的更新的人多态性信息的获得而得到促进。例如,IL-1A,IL-1B,IL-1RN的DNA序列分别在图1(GenBank AccessionNo.X03833),图2(GenBank Accession No.X04500)和图3(GenBankAccession No.X64532)中所示。这些基因中的人多态性检测的合适引物可以使用此序列信息和引物序列设计和最优化的技术中的标准技术来进行预设计。这些引物序列的最优化设计可以通过例如,商业可获得的引物选择程序,例如引物2.1,引物3或Genefisher的使用来达到(也见,Nicklin M.H.J.,Weith A.Duff G.W.,“A Physical Mapof the Region Encompassing the human Interleukin-1,interleukin-1,and Interleukin-1 Receptor Antagonist Genes”Genomics 19:382(1995);Nothwang H.G.,等.“Molecular Cloningof the Interleukin-lgene Cluster:Construction of an IntegratedYAC/PAC Contig and a partial transcriptional Map in the Regionof Chromosome 2q13”Genomics 41:370(1997);Clark,等.(1986)Nucl.Acids.Res.,14:7897-7914[published erratum appears inNucleic Acids Res.,15:868(1987)and the Genome Database(GDB)project at the URL http://www.gdb.org]
为了在试剂盒中使用,寡聚核苷酸可以是许多天然的和/或合成的任何复合物,例如合成的寡聚核苷酸,限制性片断,cDNAs,合成的肽核苷酸(PNAs),等等中的任何寡聚核苷酸。检测试剂盒和方法也可以采用标记的寡聚核苷酸,可以使得检测中的识别容易进行。采用的标记的例子包括放射-标记,酶,荧光化合物,抗生蛋白链菌素,抗生物素蛋白,生物素,磁性分子部分,金属结合分子部分,抗原或抗体部分,等等。
试剂盒可以,任选的也包括DNA采样工具。DNA采样工具在技术熟练的人员中已经被熟知,可以包括,但不局限于例如滤纸,AmpliCardTM(university ofSheffield,Sheffield,England S102JF;Tarlow,JW,等.,J.of Invest.Dermatol.103:387-389(1994))等等的物质。DNA纯化试剂例如NucleonTM试剂盒,裂解缓冲液,蛋白酶溶液,等等。PCR试剂,例如10×反应缓冲液,热稳定聚合酶,dNTPs,等等。和等位基因检测工具,例如Hinf1限制酶,等位基因特异性寡聚核苷酸,从干燥血液中的用于巢式PCR的简并寡聚核苷酸引物。
衰老相关的疗法和药物遗传组学
药物遗传组学
迅速识别基因型患者可以根本地改变治疗的或疾病-预防物质的检验和发展。目前,一种处理或预防疾病的材料的有效性是通过在一群患者中检验这种材料来评估的。虽然在患者群体中的许多变异是可以控制的,但是基因变异性的影响却不能典型的测试出来。结果,一种药物在一群基因型不同的患者群体中检验发现在统计学上上无效的,但是对于有特定基因特征的选择性患者群体来说却是高度有效的。除非患者通过基因型加以区别,否则许多对于选择性群体来说高度有效的药物很可能对于整个群体是无效的,从而被拒绝。
单独的EOA相关的特定等位基因的知识或与有关EOA的别的基因缺陷的信息(EOA的基因项目)相结合使得对于个体基因项目的治疗,药物遗传组学的目的专用化。例如,如在此所示的,有关于EOA的等位基因的题目,例如IL-1RN(+2018)等位基因2对于EOA易感。所以,疾病的个体IL-1特征与群体的特征的比较使得对于特定患者或患者群体(例如,有同样基因改变的一组患者)是安全和有效的药物得到选择或设计。
以IL-1基因特征或EOA基因特征为基础,针对群体的能力预期表现出最高的临床效益,可以:1)使上市药物令人失望的市场成绩的恢复;2)由于患者亚群特异性的安全或功效限制的原因而临床发展中断的候选药物得到挽救;3)加速和经济的候选药物和更佳的药物标记(例如,因为测定一种试剂对EOA造成的变异的几种剂量的效果对于使有效剂量最佳化是有用的)。
在一个例子中,疾病个体的IL-1基因型和EOA易感可以用于适应一种推荐的生活方式,包括,例如,改变锻炼和饮食。IL-1基因型也可以用于预期对有特定的IL-1基因型和EOA易感疾病个体有利的推荐的营养物质。
在另一个实施方案中,病人个体的基因型和EOA的易感性可以用来处理治疗的成本,通过把病人分组,分组为适合的或者不适合的从一种或者更多的治疗方案中获益来分组。对于一个病人个体的治疗方案的决定可以根据病人个体的分组来决定,而且这样的程序可以降低接受一种不必要的,无效的或者不适合的治疗方案的数目。病人可以仅仅根据基因型或者根据包括基因型在内的其它样式的信息,如生活方式,年龄,体重指数,临床史,其它风险因素等等来分离。病人可以分成超过一组。
IL-1的产生和分子信号途径
为了更好地理解适当的用于治疗干预的目的物和适当的EOA生物标记,有必要来理解IL-1的信号和生产的一般的机制。IL-1是细胞内部和细胞之间信号事件的复杂网络的一部分。很多涉及炎症应答的蛋白以及更普通的涉及的免疫应答。一个列出的部分清单包括白细胞介素,TNF,NF-κB,免疫球蛋白,凝血因子,脂加氧酶,和附带的受体,拮抗剂和以上过程进行时的酶。
IL-1多肽,IL-1α和IL-1β,通过活化的巨噬细胞产生,而且巨噬细胞由细菌的脂多糖(LPS),TNF,IL-1自身,其它的巨噬细胞来源的细胞因子,或者与CD4+T细胞接触。IL-1启动子含有几个包括一个cAMP应答成分的调控成分,一种AP-1结合位点和一个NF-kB的结合位点。两者和AP-1(Jun和Fos)为了调控转录必须经过活化和转移到核中。正常情况下,NF-kB通过结合IkB停留于胞质中。NF-κB-IkB复合体通过磷酸化IkB而破坏。IkB的磷酸化可以通过从细胞-表面的受体的调控信号经由促细胞分裂剂活化的蛋白激酶(MAP激酶)活化途径以及其它的激酶途径。Jun和Fos也是调控激酶的底物,如在Jun的情况下的JNK。
IL-1A和B的转录本通过一个可能通过MAP激酶途径调控的过程转译为前蛋白。抑制MAP激酶的磷酸化如trebufelone降低了IL-1转录本的转译。IL-1α和IL-1β前体蛋白需要myristoylation来定位于膜而且通过白细胞介素转换酶(ICE),或者caspose I变为成熟的IL-1。其它的胞外的蛋白酶在IL-1成熟也可能起到辅助的作用,包括胰蛋白酶,弹性蛋白酶,胰凝乳蛋白酶以及肥大细胞糜蛋白酶。白细胞介素转换酶可以通过几种包括eICE异构体,对ICE α,β,γ异型体的抗体,产生牛痘的Crm-A蛋白和一种内源性的四肽竞争性的抑制剂。
成熟的IL-1α,IL-β具有相似的活性而且与同样的受体作用。对于这些因子的主要受体是I型IL-1受体。具有活性的信号复合物包括IL-1配基,I型受体和IL-1受体辅助蛋白,II型受体,以及I型受体和II型受体的可溶解样式似乎作用为引诱受体来为生物学上可利用的IL-1竞争。此外,一种IL-1信号的天然的抑制剂,IL-1受体拮抗剂是由单核细胞产生。IL-1ra是由肝细胞产生,而且是在肝脏产生的急性时相蛋白的主要成分并且分泌到循环系统来调控免疫和炎症应答。
IL-1信号复合物活化几种胞内的信号传导途径,包括以上所描述的NF-kB和AP-1活性。在信号中,IL-1影响包括PI-3激酶、磷脂酶A2、蛋白激酶C、JNK途径、5-脂加氧酶、环加氧酶2、p38MAP激酶、p42/44MAP激酶、p54MAP激酶、Rac、Ras、TRAF-2等。IL-1也影响大量基因的表达包括:IL-1基因簇成员、TNF、其它白细胞介素基因(2,3,6,8,12,2R,3R和5R)、TGF-β,纤维蛋白原、基质金属蛋白酶1、胶原、弹性蛋白酶、白细胞抑制因子、IFN α、β、γ、COX-2、可诱导的氧化氮合成酶、金属硫蛋白、等等。
与EOA有联系的生物标记
为了进行针对EOA的遗传性测试,有必要进行一个针对或者在EOA的过程中监视病人个体的进程的测试。换句话说,生物标记可以是衰老相关疾病早期发作的时间和/或者进程指示希望能够确定这些生物标记而监视它们来提供关于衰老相关疾病发作与进程的信息,尤其是希望发现设计合理的病人个体基因型的生物标记。
在一个优选的实施方案中,很可能与EOA相关的生物标记可以通过应用包含不同IL-1基因型的病人个体或者细胞来确定。可以在具有一种EOA相关的等位基因的病人个体或者细胞中检测一套生物标记,如IL-1RN(VNTR)等位基因2或者IL-1(44112332)或者(33221461)单倍型的其它等位基因。在另一些不具有EOA相关的等位基因的病人个体或者细胞中检测同一套生物标记。显示出依赖于IL-1基因型差异的生物标记有可能在预测EOA中有用。这些差异构成了EOA-相关的表型。
在EOA与某一生物标记之间的联系可以通过进一步进行试验来建立,其中某些生物标记的测定是在不同年龄的病人个体的群体中进行。他们中的一些可能已经开始表明了一种衰老相关的病症。优选的,存在或者不存在-相关的等位基因是在病人个体中确定的。可以应用标准的统计学方法来确定某些生物标记和衰老相关病症的早期发作的相关性。
EOA相关的生物标记的测定可以用于作为一个病人个体目前发展EOA的风险的指示剂或者作为一种衰老过程的进程指示剂。
关于细胞方面,生物标记可以在本质上是细胞功能的任何方面。例如,信号分子的生产水平或者生产率,转录因子,中间代谢,细胞因子,前列腺素,类固醇激素(如,雌激素,孕[甾]酮,和雄烯二酮或者睾酮),促性腺激素类(如促黄体生成激素LH和促卵泡激素FSH),基因转录,蛋白转译后修饰,促性腺激素释放激素(GnRH),儿茶酚胺类(如多巴胺或者去甲肾上腺素),阿片样物质,苯丙酸诺龙,抑制素,以及IL-1生物活性。生物标记可以包括转录水平的全基因组分析或者蛋白水平的全protEOAe分析和/或者修饰。此外生物标记可以是报告基因。例如一个IL-1启动子或者一个包含有一种EOA-相关的等位基因的IL-1启动子可操作地连接于报告基因中。在一个可选择的方法中,启动子可以是一个IL-1-调控的启动子,如IL-8。在这种方式下,报告基因的活性反应了启动子的活性。合适的报告基因包括虫荧光素酶(lus),GUS,LacZ,绿色荧光蛋白(GFP)(以及其突变体,如RFP,CFP,YFP,和BFP),或者本质上是任何易于检测的其它基因。在病人个体中,生物标记可以是,例如,以上任何一个。如(动)电(流)图参数,肺功能,IL-6活性,尿参数或者组织参数。其它优选的生物标记包括涉及免疫和炎症应答的因子,以及以上所述涉及IL-1生产和信号的因子。
EOA治疗
一种EOA的治疗包括任何类型的化合物,包括一种蛋白,肽,拟肽,小分子,核酸,或者保健品。在优选的实施方案中,EOA治疗是参与IL-1产生或信号因子的调节剂。在一个特定优选的实施方案中,EOA治疗剂是IL-1生物活性的调节剂(如,IL-1α,IL-1β或者一种IL-1受体拮抗剂或者促进剂)。优选的促进剂包括核酸(如编码一种IL-1蛋白或者由IL-1蛋白上调或者下调的一个基因),蛋白(如IL-1蛋白或者由IL-1蛋白上调或者下调的一个蛋白)或者小分子(如,调控一种IL-1蛋白的表达)。优选的拮抗剂,例如其可以使用在此描述的分析确定,包括核酸(如,单链(反义)或者三重链(triplex)DNA或者PNA以及核酶),蛋白(如抗体)以及小分子或者作用于抑制和阻滞IL-1转录和/或IL-1活性的保健品。
在体内和以细胞为基础的筛查分析
以确定引起或者造成EOA的IL-1突变为基础,本发明在体内和以细胞为基础进一步定性研究,如,用于确定EOA的治疗。在一个实施方案中,具有与EOA相关的等位基因的细胞与一种测试化合物接触,而且测定至少一种生物标记。如果至少一种生物标记发生变化,如细胞的表型变得更接近类似并不含有EOA-相关的等位基因细胞的表型,那么待测物很可能作为一种EOA治疗剂是有效的。
正如一个说明的实施例,推测一个与EOA相关的引起具有该等位基因的细胞过量产生IL-1多肽。使用的在此情况下作为一种生物标记的IL-1多肽的水平。用待测物治疗引起细胞在低水平产生IL-1多肽,更接近不含有EOA-相关的等位基因细胞中生产IL-1多肽。同样地,待测物很可能作为一种EOA治疗剂有效。以这样的方式,可以确定具有等位基因特异性效果的待测物。如果需要,化合物的特异性关于IL-1的信号途径可以通过不同的对照分析进行确定,如,测定一种或者更多的对照基因的表达。特别的,这一分析可以用于来确定IL-1反义,核酶和三重的化合物的效率。
在另一个变异中,细胞与待测化合物和一种IL-1蛋白接触,而且检测待测化合物与IL-1受体相互作用或者IL-1蛋白(优选的一种带有标签的IL-1蛋白)与IL-1受体相互作用,例如,通过使用一种微量生理机能测定仪(McConnell等.(1992)Science 257:1906)。通过微量生理机能测定仪检测培养基酸化程度的变化来检测IL-1受体和待测化合物或IL-1蛋白的相互作用。这一分析系统这样提供了一种方法来确定分子拮抗剂,其中,例如,通过干涉IL-1蛋白-IL-1受体的相互作用的起作用,和分子拮抗剂,例如,通过活化IL-1受体起作用。
本质上,任何可培养的细胞类型可能都可用于细胞为基础的分析。特定的,细胞可以是免疫细胞如单核细胞或者巨噬细胞或者胸腺细胞,或者其它类型的如成纤维细胞或者来自女性再生器官的细胞。优选地,细胞将表达一个IL-1受体。
在另一个变异中,具有EOA-相关的等位基因的病人个体与一种待测化合物接触而且测定至少一种生物标记。如果至少一种生物标记发生变化,这样细胞的表型目前更接近于不含有EOA-相关的等位基因的细胞,然后待测物有可能成为有效的EOA治疗剂。病人个体可以是人或者转基因非-人动物。
在一个优选的实施方案中,应用细胞内或者在体内的分析来确定化合物,其调节IL-1基因的表达,调节IL-1的mRNA翻译,或者其调节IL-1的mRNA或者蛋白的稳定性或者活性。同样地,在一个实施方案中,一种能够产生IL-1蛋白的细胞与一种待测化合物温育,然后测定在细胞培养基中产生的IL-1蛋白的量并与不与待测化合物接触的细胞所产生的量对比。在另一个变异中,测定IL-1生物活性,并且和不与待测化合物接触的细胞的生物活性对比。
此外,可以对比待测化合物对含有不同IL-1等位基因的不同细胞的作用效果。
无细胞分析
无细胞分析也可以用于确定可以与IL-1蛋白作用的化合物,且因此改变了IL-1蛋白的活性。这样的化合物能例如改变IL-1蛋白的结构,并因此影响其结合一个IL-1受体的能力。在一个优选的实施方案中,用于确定这样的化合物的无细胞分析本质上在于一种含有IL-1蛋白和一种待测化合物或者是存在或者不存在结合配体时的一个待测化合物库的反应混合物,一种待测化合物可能是,如一种IL-1结合配基的衍生物,如一种生物学上的失去活性的靶肽,或者一种小分子。
因此,本发明的一种示范性的筛查分析包括的步骤为使用一种待测化合物或者待测化合物库接触IL-1蛋白或者功能片段,然后检测复合物的形成。为了检测这一目的,分子可以进行特定的标记,而且对于测试化合物或者待测化合物库使用不同的标记。待测化合物与IL-1蛋白或者片段的作用因此可以通过在温育步骤和清洗步骤后确定两种标记的水平来测定。在清洗步骤以后,两种标记均存在表明了它们之间有相互作用。
分子之间的相互作用也可以通过使用实时的BIA分析法玛西亚生物传感器(生物分子相互作用分析,法玛西亚生物传感器AB)来确定,其可以检测表面胞质团的共振(SPR),一种光学现象。检测是依据在生物特异性的界面处大分子的质量浓度的变化,而且不需要相互作用物的任何标记。在一个实施方案中,待测化合物的库可以固定在一种传感器的表面,如,形成一种微-流动细胞形成的壁。一种含有IL-1β蛋白或者功能性片段的溶液连续流经传感器的表面。共振角的变化显示且作为信号记录,表明已经发生了相互作用。这一技术的进一步描述,如法玛西亚的BIA技术手册。
其它本发明的示范性的筛查分析包括以下的步骤(a)形成反应混合物:包括(i)一种IL-1蛋白,(ii)一种IL-1受体,和(iii)一种待测化合物;和(b)测定IL-1蛋白和IL-1受体的相互作用。在存在待测化合物的情况下,IL-1蛋白与IL-1受体相互作用,与在不存在待测化合物时的相互作用相比,呈现一种统计学上的显著的变化(增强或者抑制),这表明待测化合物的一种潜在性的IL-1拮抗剂(抑制剂)的生物活性。这一分析的化合物可以同时接触。可选择的,一种IL-1蛋白可以首先与一种待测化合物接触一段时间,然后IL-1β受体加入到反应混合物中。化合物的效力可以通过产生的剂量应答曲线来估算,该曲线从使用不同浓度的待测化合物而得到的数据绘成。而且,进行一个对照分析来确定比较的基线。
在IL-1蛋白和IL-1受体之间形成的复合物可以通过不同的技术来检测。复合物形成的调节可以通过使用如可检测的标记蛋白如放射性标记,荧光标记,或者酶标记的IL-1蛋白或者IL-1受体,通过免疫分析,或者通过色析法来检测来定量。
一般地,需要固定IL-1蛋白或者固定IL-1受体来便于从未形成复合物中的一种或这两种蛋白进行复合物的分离,与此相同以及适应自动分析。IL-1蛋白和IL-1受体的结合可以在任何合适的适于盛装反应物的容器中进行。具体的实施例包括微量滴定板,试管,和微量离心管。在一个实施方案中,可以通过加入一个结构域来得到融和蛋白,使该蛋白结合于基质中。例如,谷光甘肽-S-转移酶/IL-1β(GST/IL-1β)融和蛋白,其可以吸收到谷光甘肽sepharose珠子(Sigma化学试剂,圣.路易斯,MO)或者谷光甘肽衍生的微量滴定板,然后其与IL-1受体结合,如,一个35S-标记的IL-1受体,和待测化合物,然后在有益于复合物形成的条件下,进行混合物温育,所述的条件如,在生理条件下的盐和pH,尽管需要稍稍更严谨的条件。在温育以后,清洗珠子,然后去除未结合的标记,然后固定基质并且直接确定放射性标记(如,放置于闪烁计的珠子),或者复合物在随后的解聚后存在于上清液中。可选择的,复合物可以从基质中解聚,通过SDS-PAGE分离,而且珠中组分中的IL-1蛋白或者IL-1受体的水平,通过标准的电泳技术从胶中定量,这些技术在附加的实施例中有介绍。其它的用于在基质上固定蛋白的技术也可以用于病人个体分析。例如,IL-1蛋白或者IL-1受体可以使用接合到生物素和抗生蛋白链菌素来进行固定化。
转基因动物
如以上所述,可以制备转基因动物例如,来用于辅助筛查EOA治疗剂。本发明的转基因动物可以包括具有IL-1突变的非-人动物,IL-1突变是人中的EOA的原因,在适合的IL-1启动子的控制下或者在异源启动子的控制下。本发明的转基因动物也包括在能够产生EOA表型的水平下表达IL-1基因。为了比较不同IL-1等位基因的效果,也可以产生具有不同的IL-1等位基因的而且在确定的EOA表型不同的转基因动物。通过测试不同的等位基因以及不同的表达水平,具有EOA表型的动物是最佳地用于测试产生和识别的候选药物。
转基因动物也可以是含有一种转基因的动物,如,在一个IL-1启动子或者片段的控制下的报告基因,如用于鉴定通过调节基因表达调节IL-1产生的药物。在某一个变异中,IL-1等位基因可以是一种启动子突变。在这一情况下,尤其需要可操作地融和改变的启动子与一种合适的报告基因。
获得转基因非-人动物的方法对于本领域技术人员是已知的。在优选的实施方案中,EOA引发性突变的表达限制于细胞的,组织的,或者可用的发育阶段特定的亚类,例如,控制所需样式表达的顺式作用序列。在本发明中,IL-1蛋白的嵌合表达可能是对于很多样式的连锁分析非常重要而且可以额外地提供一种方法来评估作用效果,例如在表达水平,其可能强烈改变除了正常的胚胎中小块组织的发育。为此,组织特异性的调控序列和条件调控序列可以用于控制在某一空间模式中IL-1突变的表达。此外,也可以提供暂时表达模式,例如条件重组系统或者原核转录调控序列。基因技术使得IL-1突变的表达的调控可以通过在体内位点特异性的基因操作来进行,这些基因技术对于本领域技术人员是已知的。
本发明的转基因动物在其多数细胞均包括本发明中引起EOA突变的转基因,该转基因改变了“宿主细胞”的表型。在一个说明的实施方案中,既可以使用噬菌体P1的cre/loxP重组酶系统(Lakso等.(1992)PNAS 89:6232-6236;Orban等.(1992)PNAS 89:6861-6865)也可以使用Saccharomyces cerevisiae的FLP重组酶系统(O’Gorman等.(1991)Science 251:1351-1355;PCT出版WO 92/15694)来产生体内的位点特异性的体内遗传重组系统。Cre重组酶催化一个位于loxP序列的插入的靶序列位点特异性的重组。LoxP序列为34碱基的核苷酸重复序列,Cre重组酶结合该序列而且该序列还参与Cre重组酶介导的遗传重组。在Cre重组酶存在的情况下,LoxP序列的方向确定了插入靶序列是切除还是反向(Abremski等.(1984)J.Biol.Chem.259:1509-1514);当LoxP序列的定向为直接重复,催化靶序列切除,当LoxP序列的定向为反向重复,催化靶序列反向倒转。
同样地,靶序列的遗传重组依赖于Cre重组酶的表达。重组酶的表达可以通过启动子来调控,该启动子也受调节控制,如组织特异性,发育阶段特异性,通过外加的试剂进行诱导或者抑制。这样的调节控制将导致靶序列的遗传重组,这一过程仅仅发生在重组酶的表达通过启动子单元介导的细胞中。因此,引起EOA突变的转基因表达的激活可以通过重组酶的表达控制来调控。
使用cre/loxP重组酶系统来调控EOA突变的转基因的表达需要构建含有编码Cre重组酶和病人个体蛋白的转基因的转基因动物。含有Cre重组酶和EOA突变的转基因的动物可以通过构建“双”转基因动物来提供。一种提供这样的动物的较为简便的方法是交配两个每个含有一个转基因的转基因动物。
相似条件的转基因可以通过使用原核启动子序列来提供,为了使转基因的表达方便,其需要原核蛋白同时表达。示范性的启动子和对应的反式激活的原核蛋白在美国专利No.4,833,080中有表述。
此外条件转基因的表达可以通过类似基因治疗的方法进行诱导,其中的一个基因编码反式激活蛋白,如,一种重组酶或者一种原核蛋白,其运送到组织中并且使其被表达,如以细胞类型特异的方式表达。通过这一方式,转基因仍然保持沉默至成年一直到引入反式激活蛋白来“启动”。
在一个示范性的实施方案中,本发明的“转基因非-人动物”是由导入转基因到非-人动物的胚系中产生的。在不同的发育阶段的胚靶细胞可以用作导入转基因。使用方法的不同主要依赖于胚靶细胞的发育状态。在实践本发明中使用的任何动物特定的细胞系是选自总体上健康状况良好的,胚胎产生状况好的,在胚胎中可见的好的生殖核,而且可以产生好的再生的适合度的细胞系。此外,单倍型是一个显著的因素。例如将要产生转基因鼠,一般使用如C57BL/6或者FVB细胞系的细胞株(Jackson实验室,Bar Harbor,ME)。优选的细胞株是那些H-2b,H-2d,或者H-2q单倍型如C57BL/6或者DBA/1。在实践本发明中使用的细胞系可以自身为转基因,和/或可以敲除(如,从动物中得到,该动物具有一个或者多个部分或者完全抑制的基因)。
在一个具体的例子中,构建的转基因转入一个单个的阶段性的胚胎。该受精卵是微注射作用最好的靶细胞。在鼠中,雄性前核达到直径的大小为20微米,其允许能繁殖的注射1-2pl的DNA溶液。使用受精卵作为转基因的靶具有在很多情况下主要的优点,注射的DNA将在第一次切割前装配到宿主的基因中(Brinster等.(1985)PNAS 82:4438-4442)。作为一种结果,转基因动物的所有细胞将携带装配好的转基因。总体上,这也将有效地转移转基因到建立者的后代,一直到大约50%的胚细胞将藏匿转基因。
正常地,受精的胚胎在合适的培养基中温育直到前核出现。在大约这个时候,包括转基因的核苷酸序列引入到以下描述的女性或者男性的前核。在一些如鼠的种类中,优选为男性前核。最优选的是用前核或者受精卵的女性的卵核处理后的外源遗传物质加入到受精卵为男性DNA的互补中。认为卵核或者女性前核释放分子,其影响了男性DNA的补体,可能是用组蛋白替换男性DNA的鱼精蛋白,因此易于组合女性和男性DNA的互补来形成二倍体受精卵。
这样,优选的是在女性前核起作用前,外源的遗传物质可以加入到男性的DNA的互补或者任何其它互补的DNA。例如,一旦有可能在形成男性前核之前,外源的遗传性物质加入到早期的男性的前核,其中当男性和女性的前核很好地分离,而且两者都位于靠近细胞核的位置。可选择的,外源遗传物质可以在其引入来经历去浓缩后,加入到精子的核中。含有外源遗传物质的精子随后可以加入到卵子中或者去浓缩的精子一旦有可能可以加入到具有构建的转基因的卵中
引入转基因核苷酸序列至胚胎中可以通过本领域已知的方法来完成,如,微注射,电穿孔,脂质体转染。随后介导转基因核苷酸序列进入到胚胎中,可以在体外温育胚胎用于不同的时间,或者重新移植到代理宿主中,或者两者都有。体外温育至成熟是在本发明的范围内。一种普通的方法是根据种类用于体外温育胚胎1-7天,然后重新移植它们到代理宿主中。
为了本发明的目的,一个受精卵对于形成二倍体细胞的形成起基本作用,二倍体细胞可以发育成完整的生物体。一般的,受精卵将包括一个含有一种形成核的卵,既可以是天生的也可以是人工的,通过一个配子或者很多配子融和两个单倍体的核。这样,配子的核必须天生的相容的核,如,那些导致可存活的能经历分化和发育成有功能的生物体的核。一般地,优选的是一个整倍体的受精卵。如果得到一个非整倍体的受精卵,那么染色体的数目不应该变得超过关于从其中产生每一种配子的生物体的整倍体数目。
除相似的生物学原因之外,物理原因也支配外源遗传学物质的量(体积),其可以加入到受精卵的核中或者加入到形成一部分受精卵核的遗传物质中。如果没有去除遗传性物质,那么,其可以加入外源遗传性物质的量是受数量的限制,可以被吸收该数量而不会有物理学上的破坏。
一般地,插入的外源遗传物质的体积将不超过大约10pl。附加的物理效应不应该大到以至于物理损伤受精卵的生存能力,DNA序列种类和数目的生物学限制将依赖于特定的受精卵和外源的遗传性物质的功能而不同,本领域技术人员易于理解,因为遗传学物质,包括外源的遗传性物质,得到的受精卵一定具有生物学上的能够启动和保持受精卵的分化和发育至一个有功能性的生物体。
加入到受精卵中的构建物的转基因的拷贝数依赖于所加入的外源性的遗传物质的总量将是可以发生的遗传学转化的量。理论上只需要一个拷贝;而且,总的来说,为了保证一个拷贝具有功能,利用了许多拷贝,例如,1,000-20,000拷贝的转基因构建物,关于本发明,对于每一个插入的外源DNA序列具有超过一个功能性的拷贝对于增强外源DNA序列表型的表达是有利的。
用于加入外源遗传学物质至核遗传学物质的任何技术都可以应用,只要其对细胞,核膜,或者其它存在的细胞内或者遗传学结构没有损害作用。优选地,外源的遗传学物质通过微注射插入到核内的遗传学物质中。细胞和细胞内结构的微注射对于本领域专业技术人员是已知并被应用的。
使用标准的方法进行再移植。通常,代理宿主是麻醉的,然后将胚胎插入到输卵管中。移植到特定宿主的胚胎的数目依据种属而不同,但是一般与该种属天然产生的子代的数目具有可比较性。
代理宿主的转基因子代可以通过适当的方法筛查转基因的存在和/或表达。筛查一般通过Southern印迹或者Northern印迹分析来完成,使用的探针至少与部分的转基因互补。使用一个抗转基因编码蛋白的抗体进行Western印迹分析,其作为一种可选择的或者另外的方法用于筛查转基因产物的存在。一般地,从尾部组织制备DNA而且通过Southern印迹或者PCR的方法来分析转基因。可选择的,应用Southern分析或者PCR来测定相信在最高水平表达该转基因的细胞和组织的转基因的存在和表达,尽管在任何组织和细胞中都可以使用这些分析。
用于评估转基因存在的可选择的或者另外的方法包括,但不限于,适当的生物化学分析如酶和/或免疫分析,对于特定的标记和酶活性组织学的染色,流式细胞术分析,等等。血液分析对于检测在血液中存在转基因产物可能很有用处,以及在不同类型的血细胞和其它的血液成分的水平中评估转基因的效果。
转基因动物的后代可以通过让转基因动物与合适的配偶进行交配得到,或者通过对从转基因动物中获得的卵和/或精子进行体外受精。当进行与配偶交配时,配偶可以是也可以不是转基因动物和/或敲除的动物;当其是转基因时,其可能含有相同的或者是不同的转基因,或者两者都有。可选择的,配偶可以是上一代系的。当使用体外受精时,受精的胚胎可以移植到代理宿主中或者在体外温育,或者两者均有。使用两者中任何一种方法,可以使用前述的方法或者其它适合的方法来评估在子代中转基因的存在。
按照本发明产生的转基因动物将包括外源的遗传学物质。进一步,在这样的实施方案中序列将被连接到转录控制成分,即启动子上,其优选地允许在特定的细胞类型中表达转基因产物。
反转录病毒的感染也可以用于将转基因引入非-人动物中。发育中的非-人胚胎可以在体外培养至胚细胞阶段。在这段时间内,卵裂球可以作为逆转录感染的靶(Jaenich,R.(1976)PNAS 73:1260-1264)。有效感染的卵裂球通过酶处理来去除透明带(鼠胚胎的操作,Hoganeds.(冷泉港实验室出版社,1986)得到。应用病毒载体系统来引入转基因一般是复制缺陷性的逆转录病毒,该逆转录病毒携带有转基因(Jahner等.(1985)PNAS 82:6927-6931;Van der Putten等.(1985)PNAS 82:6148-6152)。通过在单层的病毒-产生细胞中培养卵裂球可以使得转染较易进行且效率较高(Van der Putten supra;Stewart等.(1987)EMBO J.6:383-388)。可选择的,感染可以在较晚的阶段进行。病毒或者病毒-产生细胞可以通过注射进入到囊胚腔(Jahner等.(1982)Nature 298:623-628)。大多数起初的细胞系是针对转基因的嵌合体,因为结合仅仅在细胞的亚类发生,其形成了转基因的非-人动物。进一步,在基因组的不同位置上起初的细胞系可能含有不同的逆转录病毒插入转基因,其一般在子代中分离。此外,也有可能通过子宫内的反转录病毒感染怀孕中期胚胎来将转基因引入胚细胞系(Jahner等.(1982)supra)。
用于导入转基因的第三类型的靶细胞是胚胎干细胞(ES)。从在体外培养的前移植的胚中得到的ES细胞,而且与胚融和(Evans等.(1981)Nature 292:154-156;Bradley等.(1984)Nature309:255-258;Gossler等.(1986)PNAS 83:9065-9069;和Robertson等.(1986)Nature 322:445-448)。通过DNA转染或者通过反转录病毒介导的转导将转基因有效地引入ES细胞。这样转化的ES细胞可以因此与来自非-人动物的囊胚结合。ES细胞然后移植到胚胎而且有助于得到嵌合动物的胚胎细胞系。参见综述Jaenisch,R.(1988)Science240:1468-1474。
有效剂量
这样化合物的毒性和治疗剂的效力可能通过在细胞的培养或者实验动物的标准的药物学程序来确定,如,为了确定Ld50(群体的50%的致死率)以及Ed50(在群体的50%的有治疗有效性的剂量)。在毒性和治疗效果之间的剂量比是治疗的参数而且其可以表述成比例LD50/ED50。优选展现较大的治疗性诱导的化合物。当可以应用表现出毒副作用效应的化合物时,应当采取措施来设计一个传送系统,其靶向这样的化合物至作用于组织的位点,以使未感染细胞的潜在的损伤最小化,而且因此降低了副作用。
从细胞培养分析得到的数据以及动物的研究可以用于明确地叙述在人中应用的剂量的范围。这一化合物的剂量优选地在于外周浓度的范围,其包括具有很小的或者没有毒性的ED50。剂量可以在依赖于应用的剂量形式和应用途径而变化。对于在本发明的方法中应用的任何化合物,治疗有效性的剂量可以从细胞的培养分析中起始进行评估。正如在细胞培养所确定的,剂量可以在动物模型中进行明确地描述来达到循环系统中血浆的浓度范围,该范围包括IC50(例如,待测化合物,其浓度达到症状抑制的最大的一半)。这一信息可以更精确地应用来确定在人中的有用的剂量。可以测定在血浆中的水平,例如,通过高效液相色谱测定。
配方和应用
本发明的可以应用的药物组合物可以用传统的方式来配方,使用一种或者更多种生理学接受的载剂或赋形剂。这样,化合物以及它们生理学可以接受的盐和溶剂化物可以应用作为配方,例如注射,吸入或者吹入(既可以通过嘴也可以通过鼻)或者口服,口腔用,肠胃外的或者直肠的给药。
对于这样的治疗,本发明的化合物可以组成不同用药的配方,包括全身和局部的或者进行局部化的用药。在Remmington’sPharmaceutical Science,Meade出版公司,Easton,PA.一般可以找到技术和配方。对于全身药物,优选注射,包括肌肉注射,静脉注射,腹膜内注射以及皮下注射。对于注射,本发明的化合物可以配成溶液形式,优选地,以生理上可以接受的缓冲液如汉克斯溶液或者Ringer’s溶液。此外,化合物可以以固体形式组成配方并且在使用前重新溶解或者悬浮。也包括冻干形式。
对于口服,药物学组合物可以采用的形式,例如通过传统方式制备的,加入药物学可接受的赋形剂制备的片剂或者胶囊,赋形剂如结合试剂(例如,预糊化的玉米淀粉,聚乙烯吡咯烷酮或者羟丙基甲基纤维素);填料(如,乳糖,微晶纤维素或者磷酸氢钙);滑润剂(如,硬脂酸镁,滑石或者硅石);分解质(如马铃薯淀粉或者淀粉羟乙酸钠);或者湿润剂(如,十二烷基硫酸钠)。片剂的包裹方法对于本领域技术人员是已知的。对于口服的液体的制备可以采用例如,溶液,糖浆或者悬浮液的形式,或者它们可以以一种干燥的产物形式提供,在使用前与水或者其它合适的赋形剂载体一起组成。这种液体的制备可以通过传统的方法制备同时加入药理学中接受的添加剂如悬浮剂(例如,山梨醇糖浆,纤维素衍生物或者氢化的可食用脂肪);乳化剂(如,卵磷脂或者阿拉伯胶);非-水溶性的载剂(如,ationd oil,油性脂,乙醇,或者分馏的植物油);以及防腐剂(如,甲基或者丙基-p-羟基苯甲酸盐或者山梨酸)。制备也含有适当的缓冲盐,调味料,颜料和甜味剂。
对于口服用药的制备可以适合地进行配方来得到可以控制释放的活性化合物。对于口腔用药组合物可以采用传统方式的片剂或者锭剂。对于吸入用药,按照本发明应用的化合物一般以气雾剂喷雾的形式通过带有压力的包装或者一个成喷雾状的装置,使用合适的推进器如二氯二氟甲烷,三氯氟甲烷,二氯四氟乙烷,二氧化碳或者其它合适的气体方便地传送,在压力气雾剂的情况下,剂量单位可以通过提供的阀门来确定传送的计量器的数量。胶囊和药物包被如,在吸入器或者吹入器中使用的明胶可以组成含有化合物的一种粉末混合物配方以及一种适合的粉末基底如乳糖或者淀粉。
化合物可以组成配方用于肠胃外的用药,如通过注射,例如,通过大剂量注射或者连续的灌注。用于注射的配方可以以单位剂量的形式出现,如,针剂或者多剂量容器,同时加入防腐剂。组合物可以采用的形式如悬浮剂,溶液或者油状的乳状剂或者水样的载剂,而且可以含有配方剂如悬浮,稳定剂,和/或分散剂。可选择的,活性成分可以是粉末形式在使用前与一种适合的载剂如无菌的无热源的水进行组合。
化合物也可以以直肠的组合物形成配方,如栓剂或者滞留灌肠剂,例如,含有传统的栓剂基底如可可脂,或者其它的甘油酯。
除了以前所描述的配方,化合物也可以组成配方来作为储存制备。这样长效作用的配方可以通过移植的方式用药(例如皮下或者肌肉)或者通过肌肉注射。这样,例如,化合物可以与合适的聚合的或者疏水的物质(例如在一种可接受的油中的乳化剂)或者离子交换树脂,或者作为保守的可溶解的衍生物,例如,作为一种保守的可溶解的盐一起组成配方。
全身用药方式也可以以通过粘膜或者通过皮肤的方式。对于通过粘膜或者通过皮肤的给药,适当的穿刺通过屏障进行渗透在配方中也使用。这样的穿刺对于本领域技术人员也是已知的,其中包括,例如,对于通过粘膜应用胆汁盐和夫西地酸衍生物。此外,可以应用除垢剂来使渗透简化。通过粘膜用药可以通过鼻喷雾器或者使用栓剂。对于局部的用药,本发明的寡聚物可以配制成软膏,油膏,凝胶,或者霜剂,这对于本领域技术人员也是已知的。可以局部应用一种洗液来治疗损伤或者炎症来促进愈合。
在临床设定中,一个用于EOA治疗剂基因的基因传送系统可以应用任何的方法导入病人中,每一种方法都是本领域技术人员也是已知的。例如,基因传输系统的一种药学制剂药物组合物可以进行全身导入,如,通过静脉注射,主要由于转录控制序列控制受体基因的表达,蛋白在靶细胞中的特异传导的发生主要来自由基因传送载体-细胞型或组织型或其结合提供的转染特异性发生。在其它的实施方案中,重组基因启动的传送更加被导入非常局域化的动物限制。例如,基因传送载体可以通过导管传送(参见美国专利5,328,470)或者通过立体定位的注射(例如,Chen等.(1994)PNAS 91:3054-3057)。EOA治疗基因可以通过使用已经说明的技术用电穿孔传送基因治疗构建体,例如,使用Dev等.((1994)Cancer Treat Rev 20:105-115)。
本发明基因治疗构建物或者化合物的药学制剂基本上包括在一种可接受的稀释剂中的基因传送系统,或者可以包括一种缓慢释放的基质,其中包埋了基因传送载剂或者化合物。可选择的,当重组细胞中产生完整的基因传送系统时,如,逆转录病毒载体,药学制剂可以包括可以产生基因传送系统的一个或多个细胞。
如果需要,组合物可以以一种包装或者分样装置提供,其中可能含有一个或者多个剂量的形式,它们含有活性成分。包装可以包括如金属或者塑料托,如一种发泡包装。包装或者分样装置可以带有使用说明。
实施例
以下一般描述本发明,发明将通过参考以下实施例从而更容易被理解,举出这些实施例仅仅只是为了说明本发明的某一方面和具体化的这个目的,但发明并不局限于这些实施例。
实施例1:衰老和等位基因的关联
在梅欧医院的研究中,包括502个成年的高加索人,发现特异基因型的携带随着年龄增长而急剧降低,意味着由于衰老相关疾病这些基因型选择性丢失(见图1和图8)。
等位基因2的携带由于IL-A(+4845)和IL-B(+3954)而随着年龄增长而降低,IL-A和IL-B两者是紧密连锁不平衡,并且以我们提到的模式1为特征。
在IL-1RN(+2018)的等位基因2的携带也表现出随着年龄增长而降低。这个标记与IL-A(+4845)和IL-B(+3954)是负的连锁不平衡,以模式2为特征。所以RN(+2018)等位基因2中的降低更可能不仅仅反映模式1效果,但此现象意味着在IL-1RN(+2018)(和模式2)与衰老之间有着独立的关系。
实施例2:IL-1RN等位基因与内皮细胞衰老之间关系
IL-1基因型通过影响细胞类型的衰老程序而预测内皮细胞的寿命。IL-1基因型样式可以用于预期许多细胞类型的衰老,并且在许多免疫炎症疾病的过程中发挥作用。
研究设计
分离人脐静脉内皮细胞(HUVEC),保存在培养基中。在这些细胞中评估群体倍增数的数目,并且与IL-1RN VNTR多态性相关联。细胞由北欧高加索人提供。检测供体HUVEC群体,11个携带IL-1RNVNTR1.1,8个携带IL-1RN VNTR1.2,2个携带IL-1RN VNTR2.2。随着细胞群体倍增数的减少,要检验的假设与稀少的IL-1RN VNTR等位基因2相关,细胞群体倍增数的减少是衰老的指示。
结果:
在IL-1ra基因型和培养基中的累积的群体倍增数的数目之间发现一个重要的关系。VNTR多态性的2等位基因的存在与培养基中HUVEC的繁殖能力的降低之间有关系。这种影响在纯合子状态最为显著,但是任何2等位基因的存在是与繁殖能力的显著降低相关的(p=0.0448)。IL-1RN(VNTR)等位基因2是样式2的一部分。虽然不希望被任何特定的机理所局限,但是可能IL-1基因型通过在氧化氮水平上的作用而影响HUVEC的衰老。细胞因子的IL-1家族已知调控氧化氮的水平,氧化氮看起来会延迟培养基中内皮细胞的衰老,部分通过减缓年龄依赖的端粒酶活性的降低。
实施例3 检测某种IL-1等位基因的典型方法
静脉穿刺取血,DNA抽提前抗凝储存于-20℃。10毫升血液加到40ml低渗红细胞裂解液中(10mMTris,0.32蔗糖,4mMMgcl2,1%TritonX-100),室温(RT)翻转混合4分钟。然后样品1300g离心15分钟,上清吸出并弃去,再加30mlRBC裂解液到细胞沉淀物中。离心后,沉淀物再次悬浮于2ml白细胞(WBC)裂解液中(0.4M的Tris,6mMEDTA,0.15MNacl,10%SDS),并转到新的15ml的聚丙烯管中。加入高氯酸钠至终浓度1M,管首先室温中在回转式搅拌器上倒转的15分钟,然后65℃温育25分钟,周期性的倒转。加入2ml氯仿(储存在-20℃)后,样品室温混合10分钟,800g离心3分钟。在此阶段,使用3001 Nucleon二氧化硅悬浮液(Scotlab,UK),1400g离心5分钟,得到一明显的相分离。得到的含水上层转到一新的15ml聚丙烯管中,加入冷乙醇(储存在-20℃),沉淀DNA。用玻璃钩卷出,转入1.5ml含有5001TE或无菌水的EP管中。TE中过夜再悬浮后,基因组DNA产率用260nm分光光度测定法计算。样品稀释到100μg/ml,分成几份,转移到微量滴定容器中,储存于4℃。原料存储于-20℃以备以后参考。
一般地,等位基因是先PCR,然后限制性消化或与探针杂交来检测。典型的引物组和分析展示典型位点。
IL-1RN(+2018)设计PCR引物(与基因序列错配),在两个等位基因上设计两个酶切位点,可以进行RFLP分析。基因登录号是X6432。寡聚核苷酸引物是:
5’CTATCTGAGGAACAACCAACTAGTAGC3’
5’TAGGCAATTGCACCTAGGGTTTGT3’
循环以[96℃,1分钟][94℃,1分钟;57℃,1分钟;70℃,2分钟]x35;[70℃,5分钟]x1;4℃进行。每个PCR反应分成两个25μl,除了加入3μl特异的10X的限制性缓冲液外,一个加入5单位的Alu1,另一个加入5单位Msp1。37℃温育过夜。PAGE 9%电泳。
两种酶分别切两种不同的等位基因。AluI处理等位基因1将产生126和28bp片断,但是它不能消化等位基因2(154bp)。Msp1处理等位基因2将产生125bp和29bp片断,但是等位基因1不能切(154bp)。所以对于纯合子,两种反应(在PAGE上并排分离)将得到消化的倒转样式,在杂合子中得到完全相同的样式。等位基因频率是0.74和0.26。
IL-1RN(VNTR)。根据以下程序,IL-1RN(VNTR)标记可能的基因型。如以上所示的,IL-1RN(+2018)标记的两个等位基因与IL-1RN(VNTR)的两个最常见的等位基因,等位基因1和等位基因2的连锁不平衡>97%。基因登录号是X64532。PCR扩增使用的寡聚核苷酸是:
5’CTCAGCAACACTCCTAT3’
5’TCCTGGTCTGCAGGTAA3’
循环以[96℃,1分钟]x1;[94℃,1分钟;60℃,1分钟;70℃,2分钟]x35;[70℃,5分钟]x1;4℃进行。2%琼脂糖90V电泳30分钟。PCR产物大小是重复数的直接指示:最常见的等位基因(等位基因1)产生412bp的产物。当侧翼区延伸为66bp,剩余的344bp意味着4个86bp的重复。相似的,240bp产物指示为2个重复(等位基因2),326为3个重复(等位基因3),498bp为5个重复(等位基因4),584为6个重复(等位基因6)。四种最常见的等位基因的频率是0.734,0.241,0.021和0.004。
IL-1A(-889)。IL-1A(-889)标记可以是根据以下程序的基因型。McDowell等.,Arthritis Rheum.38:221-28,1995。PCR引物中的一个有一个碱基改变,产生一个NcoI位点,当等位基因1扩增时(在-889是C)可以用RFLP分析。基因登录号是X03833。用于PCR扩增的寡聚核苷酸引物是:
5’AAG CTT GTT CTA CCA CCT GAA CTA GGC 3’
5’TTA CAT ATG AGC CTT CCA TG 3’
使用的Mgcl2终浓度为1mM,使用的PCR引物浓度为0.8μM。循环以[96℃,1分钟]x1;[94℃,1分钟;50℃,1分钟;70℃,2分钟]x45;[72℃,5分钟]x1;4℃进行。每个PCR反应除了加3μl特异的10X限制性缓冲液外,再加入6单位的NcoI。37℃温育过夜。6%PAGE电泳。
Nco I消化产生长度为83bp和16bp的片断,然而限制性酶并不能切等位基因2。相应的,杂合子将有3条带。两种等位基因的频率是0.71和0.29。
IL-1A(+4845)。IL-1A(+4845)标记可能是根据以下程序的基因型。PCR引物在等位基因1中产生Fnu 4H1限制位点,可以RFLP分析。基因登录号是X03833。用于PCR扩增的寡聚核苷酸引物是:
5’ATG GTT TTA GAA ATC ATC AAG CCT AGG GCA 3’
5’AAT GAA AGG AGG GGA GGA TGA CAG AAA TGT 3’
使用的Mgcl2终浓度为1mM,使用的PCR引物浓度为0.8μM。DMSO加到5%,DNA模板是150ng/50μl PCR。循环以[95℃,1分钟]x1;[94℃,1分钟;56℃,1分钟;72℃,2分钟]x35;[72℃,5分钟]x1;4℃进行。每个PCR反应除了加2μl特异的10X限制性缓冲液外,再加入2.5单位的Fnu 4H1。37℃温育过夜。9%PAGE电泳。
Fnu 4H1消化产生长度为76bp的组成性的带(不管是何等位基因总是产生)和等位基因1的另两条为29bp和124bp的带,和等位基因2的另一条为153bp的带。两种等位基因的频率是0.71和0.29。
IL-1B(-511)。IL-1B(-511)标记可能是根据以下程序的基因型。基因登录号是X04500。用于PCR扩增的寡聚核苷酸引物是:
5’TGG CAT TGA TCT GGT TCA TC 3’
5’GTT TAG GAA TCT TCC CAC TT 3’
使用的Mgcl2终浓度为2.5mM,使用的PCR引物浓度为0.8μM。循环以[95℃,1分钟]x1;[94℃,1分钟;53℃,1分钟;72℃,2分钟]x35;[72℃,5分钟]x1;4℃进行。每个PCR反应分成2等分:一等分加入3单位的Ava 1,另一等分加3.7单位的Bsu36I。两等分中都加入3μl的特异的10X限制性缓冲液。37℃温育过夜。9%PAGE电泳。
两种限制酶的每一中都可以切两种等位基因中的一种,可以进行RFLP分析。Ava I在等位基因1产生190bp和114bp的两个片断,但它不能切等位基因2(304bp)。Bsu 36I产生在等位基因2产生190bp和11bp的两个片断,但它不能切等位基因1(304bp)。两种等位基因的频率是0.61和0.39。
IL-1B(+3954)。IL-1B(+3954)标记可能是根据以下程序的基因型。基因登录号是X04500。用于PCR扩增的寡聚核苷酸引物是:
5’CTC AGG TGT CCT CGA AGA AAT CAA A 3’
5’GCT TTT TTG CTG TGA GTC CCG 3’
使用的Mgcl2终浓度为2.5mM,PCR模板是150ng/50μl PCR。循环以[95℃,2分钟]x1;[95℃,1分钟;67.5℃,1分钟;72℃,1分钟]X35;[72℃,5分钟]X1;4℃进行。每个PCR反应除了加3μl特异的10X限制性缓冲液外,再加入10单位的TaqI(Promega)。65℃温育过夜。9%PAGE电泳。限制酶消化产生长度为12bp的组成性的带,和或者等位基因1的另两条为85bp和97bp的带,或者等位基因2的另一条为182bp的带。两种等位基因的频率是0.82和0.18。
I1-1B(-3737):检测此等位基因的方法在2001年11月19日归档的美国专利临时申请号60/331,681中有详细描述。
一并参考
所有在此提及的出版物和专利在此一并参考,同样每个独立的出版物或专利被特异地和独立地提到,将在此一并参考。如有矛盾,本申请,包括在此提及的任何定义,将予以参照。
等效物
虽然本发明的特定例子已有讨论,但是以上说明是做例证的,并且不做限制。在评论了本说明和以下的权利要求书后,发明的许多变化对技术熟练人员来说将很明显的。除了这些变化外,发明的所有领域将参考权利要求书确定,同时还有对等物的所有领域和说明。

Claims (9)

1. 一种用于确定人类对象衰老相关病征早期发作或发展的易感性的试剂盒,所述试剂盒含有一种或多种寡聚核苷酸,其中该寡聚核苷酸包括与IL-1A(+4845)位点单倍型至少一个等位基因杂交的5’和3’端寡聚核苷酸,并且包括评估关于至少一个IL-1A(+4845)等位基因的人类对象的基因型,其中IL-1A(+4845)等位基因的存在或缺少提供了人类对象对衰老相关病征早期发作或发展的易感性的信息,其中所述衰老相关病征选自骨质疏松症、骨关节炎、减少的软骨细胞蛋白多糖合成、降低的伤口愈合、起皱纹的皮肤、类风湿性关节炎、淀粉样变性、Alzheimer病、2型糖尿病、T细胞增殖的下降、增加的IL-1合成、对IL-1的应答性下降、对感染抗性的下降、海马神经元受损后的长期强化能力、突触可塑性的降低、失意、失聪、眼睛的病变、忧郁症、失眠、学习能力受损、癌、冠状动脉疾病、脑血管疾病、外周动脉疾病、动脉粥样硬化、心血管疾病、受损的神经功能、免疫系统功能异常、虚弱、肌肉萎缩。
2. 根据权利要求1所述的试剂盒,其中所述的寡聚核苷酸扩增25到2500个碱基对的序列。
3. 根据权利要求2所述的试剂盒,其中所述的寡聚核苷酸扩增100到500个碱基对的序列。
4. 一种用于确定成年高加索人衰老相关病征早期发作或发展的易感性的试剂盒,所述试剂盒含有一种或多种寡聚核苷酸,其中该寡聚核苷酸包括与IL-1A(+4845)位点单倍型至少一个等位基因杂交的5’和3’端寡聚核苷酸,并且包括评估关于至少一个IL-1A(+4845)等位基因的人类对象的基因型,其中IL-1A(+4845)等位基因的存在或缺少提供了成年高加索人对衰老相关病征早期发作或发展的易感性的信息。
5. 根据权利要求1-4的任何一项所述的试剂盒,其中评估一个对象的基因型包括:
(a)从所述对象中获得核酸样品,和
(b)检测IL-1A(+4845)的至少一个等位基因。
6. 根据权利要求1-4的任何一项所述的试剂盒,进一步包括检测选自如下组的一个等位基因:IL-1A(222/223)等位基因4,IL-1A(gz5/gz6)等位基因4,IL-1A(-889)等位基因1,IL-1B/IL-1RN基因间区域的gaatp33330标记的等位基因3,IL-1B/IL-1RN基因间区域的Y31标记的等位基因3,IL-1RN(+2018)等位基因2,IL-1A(+4845)等位基因1,IL-1B(+3954)等位基因1,IL-1B(-3737)等位基因1,或IL-1RN(VNTR)等位基因2。
7. 根据权利要求1-4的任何一项所述的试剂盒,其中IL-1A(+4845)等位基因2的存在表明所述对象对所述衰老相关病征早期发作或发展易感。
8. 根据权利要求1-4的任何一项所述的试剂盒,其中IL-1A(+4845)等位基因2的缺少表明与具有所述IL-1A(+4845)等位基因2的对象相比,所述对象对所述衰老相关病征早期发作或发展不易感。
9. 根据权利要求4所述的试剂盒,其中所述的衰老相关病征选自骨质疏松症、骨关节炎、减少的软骨细胞蛋白多糖合成、降低的伤口愈合、起皱纹的皮肤、类风湿性关节炎、淀粉样变性、Alzheimer病、2型糖尿病、T细胞增殖的下降、增加的IL-1合成、对IL-1的应答性下降、对感染抗性的下降、海马神经元受损后的长期强化能力、突触可塑性的降低、失意、失聪、眼睛的病变、忧郁症、失眠、学习能力受损、癌、冠状动脉疾病、脑血管疾病、外周动脉疾病、动脉粥样硬化、心血管疾病、受损的神经功能、免疫系统功能异常、虚弱、肌肉萎缩。
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