CN101679505A - 由actriib衍生的变体及其用途 - Google Patents

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Abstract

在某些方面，本发明提供调节(促进或抑制)组织生长的组合物和方法，所述组织例如骨、软骨、肌肉、脂肪和/或神经元组织。本发明还提供筛选调节ActRIIB蛋白和/或ActRIIB配体的活性的化合物的方法。本文提供的组合物和方法用于治疗与ActRIIB蛋白和/或ActRIIB配体的异常活性相关的疾病。

Description

由ACTRIIB衍生的变体及其用途
相关申请的交叉参考
本申请要求保护2007年2月2日申请的美国临时申请序号60/899,304、2007年5月1日申请的美国临时申请序号60/927,088和2007年5月25日申请的美国临时申请序号60/931,880的权益。以上援引的申请的所有教导都通过引用结合到本文中。
发明背景
转化生长因子-β(TGF-β)超家族包括多种生长因子，它们共有相同的序列元件和结构基序。已知这些蛋白对脊椎动物和无脊椎动物这二者的大量细胞类型发挥生物学作用。超家族成员在胚胎发育过程中执行模式形成和组织特化的重要功能，并可以影响多种分化过程，包括脂肪形成、肌生成、软骨形成、心脏发生、红细胞生成、神经形成和上皮细胞分化。该家族被分为两个一般性分支：BMP/GDF和TGF-β/活化素/BMP 10分支，它们的成员具有不同的、经常互补的作用。通过操作TGF-β家族成员的活性，经常有可能在生物体中产生显著的生理变化。例如，皮德蒙特(Piedmontese)和比利时蓝(Belgian Blue)牛品种携带GDF8(也叫做肌肉生长抑制素)基因的失能突变，其引起显著的肌肉质量增加。Grobet等，Nat Genet.1997，17(1)：71-4。而且，在人类中，GDF8的失活等位基因与增加的肌肉质量有关，并据报道和异常的力量有关。Schuelke等，N Engl J Med 2004，350：2682-8。
肌肉、骨、软骨和其它组织的变化可以通过激动或拮抗由适宜的TGF-β家族成员介导的信号转导实现。因此，需要用作TGF-β信号转导的有效调节剂的药物。
发明概述
在某些方面，本文的公开内容提供ActRIIB多肽，尤其是ActRIIB变体，其包括氨基末端截短和羧基末端截短以及序列改变。这样的ActRIIB多肽可用于治疗多种疾病或病症，具体地说是肌肉和神经肌肉疾病(例如肌营养不良、肌萎缩性侧索硬化(ALS)和肌肉萎缩)、脂肪组织疾病(例如肥胖)、代谢疾病(例如2型糖尿病)、神经退化性疾病和与老年相关的肌肉萎缩(骨骼肌减少症(sarcopenia))、前列腺癌治疗和癌症恶病质。在具体的实施方案中，ActRIIB多肽(例如可溶性ActRIIB多肽)可以在与ActRIIB活性相关的任何过程中拮抗ActRIIB受体。任选地，本发明的ActRIIB多肽可以设计用于优先拮抗一种或多种ActRIIB受体的配体，例如GDF8(也称为肌肉生长抑制素)、GDF11、活化素A、活化素B、活化素AB、Nodal和BMP7(也称为OP-1)，并因此可用于治疗其它的疾病。ActRIIB多肽的实例包括天然的ActRIIB多肽及其功能变体。所述公开内容还提供了一组来源于ActRIIB的变体，其极大地降低了对活化素的亲和性，同时保留了对GDF11的结合。这些变体对肌肉显示出所需的作用，同时降低对其它组织的作用。
在某些方面，所述公开内容提供了含有可溶性ActRIIB多肽和药学上可接受的载体的药物制剂，所述多肽结合ActRIIB配体，例如GDF8、GDF11、活化素、BMP7或nodal。任选地，可溶性ActRIIB多肽以小于10微摩尔或小于1微摩尔、100、10或1纳摩尔的Kd结合ActRIIB配体。任选地，可溶性ActRIIB多肽抑制ActRIIB信号转导，例如由ActRIIB配体触发的胞内信号转导事件。用于这样的制品的可溶性ActRIIB多肽可以为本文公开的那些中的任一种，例如具有选自SEQ ID NO：1、2、5、6和12的氨基酸序列的多肽，或者具有与选自SEQ ID NO：1、2、5、6和12的氨基酸序列至少80％、85％、90％、95％、97％或99％相同的氨基酸序列的多肽。可溶性ActRIIB多肽可以包括天然ActRIIB多肽的功能性片段，例如含有选自SEQ ID NO：1、2、5、6和12的序列或SEQ ID NO：1的序列的至少10、20或30个氨基酸的片段，其没有C-末端的1、2、3、4、5或10-15个氨基酸，且没有N-末端的1、2、3、4或5个氨基酸。优选的多肽相对于SEQ IDNO：1将含有在N-末端2-5个氨基酸的截短和在C-末端不超过3个氨基酸的截短。另一个优选的多肽为以SEQ ID NO：12提供的多肽。可溶性的ActRIIB多肽相对于天然ActRIIB多肽可以在氨基酸序列中(例如在配体-结合域中)包括一个或多个改变。在氨基酸序列中的改变例如在哺乳动物、昆虫或其它真核细胞中产生时，可以改变多肽的糖基化，或者相对于天然ActRIIB多肽改变多肽的蛋白酶剪切。可溶性的ActRIIB多肽可以为融合蛋白，其具有作为一个结构域的ActRIIB多肽(例如ActRIIB的配体-结合域或其变体)以及一个或多个提供所需特性的其它结构域，所述特性例如改善的药代动力学、更易于纯化、靶向特定组织等。例如，融合蛋白的结构域可以增强以下的一种或多种特性：体内稳定性、体内半衰期、吸收/给予、组织定位或分布、形成蛋白复合物、多聚化融合蛋白和/或纯化。可溶性的ActRIIB融合蛋白可以包括免疫球蛋白Fc结构域(野生型或突变体)或血清白蛋白。在某些实施方案中，ActRIIB-Fc融合体包含位于Fc结构域和胞外ActRIIB结构域之间的相对未结构化的接头。这种未结构化的接头可以对应于ActRIIB胞外结构域的C末端的大致15个氨基酸的未结构化区域(“尾”)，或者其可以是5个至15个、20个、30个、50个或更多个二级结构相对自由的氨基酸的人工序列。接头可以富含甘氨酸和脯氨酸残基，并且可以例如含有苏氨酸/丝氨酸和甘氨酸的重复序列(例如TG4或SG4重复序列)。融合蛋白可以包括纯化子序列，如表位标签、FLAG标签、多聚组氨酸序列以及GST融合体。任选地，可溶性的ActRIIB多肽包括一个或多个选自以下的修饰的氨基酸残基：糖基化氨基酸、PEG化氨基酸、法尼基化氨基酸、乙酰化氨基酸、生物素化氨基酸、缀合脂质部分的氨基酸和缀合有机衍生物的氨基酸。药物制剂也可以包括一种或多种附加化合物，诸如用于治疗ActRIIB相关疾病的化合物。优选地，药物制剂基本上无热源。一般地，优选在哺乳动物细胞系中表达的ActRIIB蛋白介导ActRIIB蛋白的适宜的天然糖基化，以便减少患者的不良免疫反应的可能性。人细胞系和CHO细胞系已被成功应用，并且预期其它普通的哺乳动物表达载体也是有用的。
在某些方面，本文的公开内容提供包装药物，其含有本文所述的药物制剂，并标记在人类中促进组织生长或者减少或防止组织损失的用途。示例性的组织包括骨、软骨、肌肉、脂肪和神经元组织。
在某些方面，本文的公开内容提供可溶性ActRIIB多肽，其含有改变的配体结合(例如GDF8结合)结构域。ActRIIB受体的这种改变的配体-结合域在诸如以下的氨基酸残基处包含一个或多个突变：人ActRIIB的E37、E39、R40、K55、R56、Y60、A64、K74、W78、L79、D80、F82和F101(编号相对于SEQ ID NO：2)。任选地，改变的配体-结合域相对于ActRIIB受体的野生型配体-结合域，可以对配体如GDF8/GDF11具有增加的选择性。举例说明，本文证实这些突变将改变的配体-结合域对GDF11(并因此推测GDF8)的选择性增加超过对活化素(针对ActRIIB提供)的选择性：K74Y、K74F、K74I和D80I。以下突变具有反作用，增加了活化素结合对GDF11的比率：D54A、K55A、L79A和F82A。可以通过包含“尾”区或推测未结构化的接头区，并还通过使用K74A突变，增加整体(GDF11和活化素)结合活性。使配体结合亲和性整体降低的其它突变包括：R40A、E37A、R56A、W78A、D80K、D80R、D80A、D80G、D80F、D80M和D80N。可以组合突变，以实现所需作用。例如，许多影响GDF11∶活化素结合比率的突变对配体结合具有整体的负面作用，因此，可以将这些突变与一般增加配体结合的突变组合，以产生具有配体选择性的改善的结合蛋白。
任选地，改变的配体-结合域具有的活化素结合Kd对GDF8结合Kd的比率相对于野生型配体-结合域的该比率高至少2、5、10乃至100倍。任选地，改变的配体-结合域具有的抑制活化素IC50对抑制GDF8/GDF11IC50的比率相对于野生型配体-结合域高至少2、5、10乃至100倍。任选地，改变的配体-结合域以比抑制活化素的IC50低至少2、5、10乃至100倍的IC50抑制GDF8/GDF11。这些可溶性ActRIIB多肽可以为包含免疫球蛋白Fc结构域(野生型或突变体)的融合蛋白。在某些情况下，本发明可溶性ActRIIB多肽为GDF8/GDF11的拮抗剂(抑制剂)。
设想了例如以下的ActRIIB的其它变体。变体ActRIIB融合蛋白包含来源于SEQ ID NO：2的ActRIIB序列的部分和第二个部分多肽，其中所述来源于ActRIIB的部分对应于以SEQ ID NO：2的氨基酸21-29中的任一个开始(任选地以SEQ ID NO：2的22-25开始)和以SEQID NO：2的氨基酸109-134中的任一个结束的序列，其中ActRIIB融合蛋白在细胞型测定中抑制经由活化素、肌肉生长抑制素和/或GDF11的信号转导。以上的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于ActRIIB的部分对应于以SEQ ID NO：2的氨基酸20-29中的任一个开始(任选地以SEQ ID NO：2的22-25开始)和以SEQ ID NO：2的氨基酸109-133中的任一个结束的序列。以上的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于ActRIIB的部分对应于以SEQ ID NO：2的氨基酸20-24中的任一个开始(任选地以SEQ ID NO：2的22-25开始)和以SEQ ID NO：2的氨基酸109-133中的任一个结束的序列。以上的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于ActRIIB的部分对应于以SEQ ID NO：2的氨基酸21-24中的任一个开始和以SEQ ID NO：2的氨基酸109-134中的任一个结束的序列。以上的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于ActRIIB的部分对应于以SEQ ID NO：2的氨基酸20-24中的任一个开始和以SEQ ID NO：2的氨基酸118-133中的任一个结束的序列。以上的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于ActRIIB的部分对应于以SEQ ID NO：2的氨基酸21-24中的任一个开始和以SEQ ID NO：2的氨基酸118-134中的任一个结束的序列。以上的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于ActRIIB的部分对应于以SEQ ID NO：2的氨基酸20-24中的任一个开始和以SEQ ID NO：2的氨基酸128-133中的任一个结束的序列。以上的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于ActRIIB的部分对应于以SEQ ID NO：2的氨基酸20-24中的任一个开始和以SEQ ID NO：2的氨基酸128-133中的任一个结束的序列。以上的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于ActRIIB的部分对应于以SEQ ID NO：2的氨基酸21-29中的任一个开始和以SEQ ID NO：2的氨基酸118-134中的任一个结束的序列。以上的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于ActRIIB的部分对应于以SEQ ID NO：2的氨基酸20-29中的任一个开始和以SEQ ID NO：4的氨基酸118-133中的任一个结束的序列。以上的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于ActRIIB的部分对应于以SEQ ID NO：2的氨基酸21-29中的任一个开始和以SEQ ID NO：2的氨基酸128-134中的任一个结束的序列。以上的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于ActRIIB的部分对应于以SEQ ID NO：2的氨基酸20-29中的任一个开始和以SEQ ID NO：2的氨基酸128-133中的任一个结束的序列。令人惊奇的是，以SEQ ID NO：2的22-25开始的构建体具有比具有人ActRIIB的完整胞外结构域的蛋白高的活性水平。以上的任一种变体ActRTIB融合蛋白均可以作为同二聚体生产。以上的任一种ActRIIB融合蛋白均可以具有异源部分，其含有来自IgG重链的恒定区，例如Fc结构域。
设想了例如以下的其它变体ActRIIB蛋白。变体ActRIIB蛋白包含与SEQ ID NO：2的氨基酸29-109的序列至少80％相同的氨基酸序列，其中对应于SEQ ID NO：2的64的位置为R或K，其中变体ActRIIB蛋白在细胞型测定中抑制经由活化素、肌肉生长抑制素和/或GDF11的信号转导。以上的变体ActRIIB蛋白，其中针对SEQ ID NO：2序列的至少一个改变位于配体结合袋之外。以上的变体ActRIIB蛋白，其中针对SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是位于配体结合袋中的保守改变。以上的变体ActRIIB蛋白，其中针对SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是在选自以下的一个或多个位置的改变：K74、R40、Q53、K55、F82和L79。以上的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白包含至少一个N-X-S/T序列，该序列位于ActRIIB的内源N-X-S/T序列以外的位置，以及配体结合袋之外的位置。
设想了诸如以下的其它变体ActRIIB蛋白。ActRIIB蛋白含有与SEQ ID NO：2的氨基酸29-109的序列至少80％相同的氨基酸序列，其中所述蛋白包含至少一个N-X-S/T序列，该序列位于ActRIIB的内源N-X-S/T序列以外的位置，以及配体结合袋之外的位置。以上的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQ ID NO：2的24位的位置含有N，且在对应于SEQ ID NO：2的26位的位置含有S或T，其中变体ActRIIB蛋白在细胞型测定中抑制经由活化素、肌肉生长抑制素和/或GDF11的信号转导。以上的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQ ID NO：2的64位的位置含有R或K。以上的变体ActRIIB蛋白，其中针对SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是位于配体结合袋中的保守改变。以上的变体ActRIIB蛋白，其中针对SEQ IDNO：2序列的至少一个改变是在选自以下的一个或多个位置的改变：K74、R40、Q53、K55、F82和L79。以上的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白为进一步包含异源部分的融合蛋白。以上的任一种变体ActRIIB融合蛋白均可以作为同二聚体生产。以上的任一种ActRIIB融合蛋白均可以具有异源部分，其含有来自IgG重链的恒定区，例如Fc结构域。
在某些方面，本文的公开内容提供编码可溶性ActRIIB多肽的核酸，其不编码完整的ActRIIB多肽。分离的多核苷酸可以包含例如上述的可溶性ActRIIB多肽的编码序列。例如，分离的核酸可以包括ActRIIB的胞外结构域(例如配体-结合域)的编码序列，以及编码ActRIIB的部分或全部跨膜结构域和/或胞质结构域的序列，其中终止密码子位于跨膜结构域或胞质结构域中或位于胞外结构域与跨膜结构域或胞质结构域之间。例如，分离的多核苷酸可以包含全长ActRIIB多核苷酸序列，诸如SEQ ID NO：4，或部分截短的形式，所述分离的多核苷酸进一步在3’末端之前至少600个核苷酸包含转录终止密码子，或者转录终止密码子所处位置使得多核苷酸的翻译产生任选地融合到全长ActRIIB的截短部分的胞外结构域。本文公开的核酸可有效连接到用于表达的启动子，本文的公开内容提供用这样的重组多核苷酸转化的细胞。优选地，所述细胞是哺乳动物细胞，诸如CHO细胞。
在某些方面，本文的公开内容提供制备可溶性ActRIIB多肽的方法。这样的方法可包括在适宜的细胞(诸如中国仓鼠卵巢(CHO)细胞)中表达本文公开的任一种核酸(例如SEQ ID NO：3)。这样的方法可包括：a)在适宜表达可溶性ActRIIB多肽的条件下培养细胞，其中所述细胞用可溶性ActRIIB表达构建体转化；和b)回收如此表达的可溶性ActRIIB多肽。可以使用任一种众所周知的由细胞培养物获得蛋白的技术，回收作为粗的、部分纯化的或高度纯化的部分的可溶性ActRIIB多肽。
在某些方面，本文公开的可溶性ActRIIB多肽可用于治疗患有与肌肉损失(muscle loss)或不足的肌肉生长相关的疾病患者的方法中。这样的疾病包括肌肉萎缩、肌营养不良、肌萎缩性侧索硬化(ALS)和肌肉消耗性疾病(a muscle wasting disorder)(例如恶病质、厌食、DMD综合征、BMD综合征、AIDS消耗综合征、肌营养不良、神经肌肉疾病、运动神经元病、神经肌肉接头性疾病和炎性肌病)。方法可以包括给予其需要的患者有效量的可溶性ActRIIB多肽。
在某些方面，本文公开的可溶性ActRIIB多肽可用于降低体脂含量或降低体脂含量的增加速率的方法中，并用于治疗与不需要的体重增加相关的疾病的方法中，所述疾病例如肥胖、非胰岛素依赖性糖尿病(NIDDM)、心血管疾病、癌症、高血压、骨关节炎、中风、呼吸系疾病(respiratory problems)和胆囊疾病。这些方法可以包括给予其需要的患者有效量的可溶性ActRIIB多肽。
在某些具体的方面，本文公开的可溶性ActRIIB多肽可用于治疗与异常的GDF8活性相关的障碍的方法中。这样的障碍包括代谢障碍，例如2型糖尿病、葡萄糖耐量减低、代谢综合征(例如X综合征)和由外伤诱导的胰岛素抵抗(例如烧伤或氮不平衡)；脂肪组织疾病(例如肥胖)；肌营养不良(包括Duchenne肌营养不良)；肌萎缩性侧索硬化(ALS)；肌肉萎缩；器官萎缩；虚弱；腕管综合征；充血性栓塞性肺病；骨骼肌减少症、恶病质和其它肌肉消耗性综合征；骨质疏松症；糖皮质激素诱导的骨质疏松症；骨质减少；骨关节炎；骨质疏松症相关的骨折；由于慢性糖皮质激素疗法引起的低骨质、性腺过早衰竭、雄激素抑制、维生素D缺乏、继发性甲状旁腺功能亢进症、营养不良和神经性厌食。所述方法可以包括给予其需要的患者有效量的可溶性ActRIIB多肽。
在某些方面，本文的公开内容提供鉴定刺激组织(例如骨、软骨、肌肉和脂肪)生长的药物的方法。所述方法包括：a)鉴定与可溶性ActRIIB多肽竞争结合ActRIIB多肽的配体-结合域的测试药物；和b)评价所述药物对组织生长的作用。
在某些方面，本文的公开内容提供拮抗细胞中的ActRIIB多肽或ActRIIB配体(例如GDF8、GDF11、活化素、BMP7和Nodal)的活性的方法。所述方法包括使细胞与可溶性ActRIIB多肽接触。任选地，通过由ActRIIB/ActRIIB配体复合物介导的信号转导监测ActRIIB多肽或ActRIIB配体的活性，例如通过监测细胞增殖。所述方法的细胞包括成骨细胞、软骨细胞、肌细胞、脂肪细胞和肌细胞。
在某些方面，本文的公开内容提供可溶性ActRIIB多肽在制备用于治疗如本文所述的疾病或病症的药物中的用途。
附图简述
图1显示了人ActRIIB可溶性(胞外)多肽序列(SEQ ID NO：1)。C-末端“尾”加下划线。
图2显示了人ActRIIB前体蛋白序列(SEQ ID NO：2)。信号肽加下划线；胞外结构域为粗体(也称为SEQ ID NO：1)；潜在的N-联糖基化位点加框。
图3显示了编码人ActRIIB可溶性(胞外)多肽的核酸序列，称为SEQ ID NO：3。
图4显示了编码人ActRIIB前体蛋白的核酸序列，称为SEQ IDNO：4。
图5显示了用溶媒(菱形)、ActRIIB(R6420-134)-mFc(方形)或长半衰期形式的ActRIIB(R64A24N 20-134)(三角形)处理的小鼠的体重增加。
图6显示了在研究末期的解剖肌肉的重量。溶媒：每组的左列(淡阴影)；ActRIIB(R6420-134)-mFc：每组的中间列(中度阴影)；ActRIIB(R64A24N 20-134)：每组的右列(浓阴影)。
图7显示了PBS和鼠ActRIIB(R64K74A 20-134)-mFc(或“K74A+15尾”)处理的SOD小鼠(分别为白柱和黑柱)的握力检测。该图图示了在疾病的早期(117天)和晚期(149天)当中鼠ActRIIB(R64K74A 20-134)-mFc组相比于PBS组的增加的力量。*P＜0.05，双尾Student t检验。
图8显示了PBS和ActRIIB(R64K74A 20-134)-mFc处理的SOD小鼠(分别为白线和黑线)的Kaplan-Meier存活比较。ActRIIB(R64K74A 20-134)-mFc处理的组具有的平均存活天数相比于PBS组增加。
图9显示了PBS和ActRIIB(R6420-134)-mFc HFD-喂饲小鼠(分别为白柱和黑柱)的机体组成变化的百分率。用小鼠ActRIIB(R6420-134)-Fc蛋白治疗显著降低脂肪量和增加瘦组织。
图10显示了老年小鼠(A)或用ActRIIB(R6420-134)-mFc治疗的老年小鼠(B)的股肌的肌肉横截面(4x放大)。
图11显示了在使用CT26结肠癌细胞的癌症恶病质实验中小鼠的平均体重。菱形：无肿瘤的，盐水治疗的动物；方形：无肿瘤的，ActRIIB(R6420-134)-mFc治疗的小鼠；三角形：有肿瘤的，盐水治疗的动物；“x”：有肿瘤的，ActRIIB(R6420-134)-mFc治疗的小鼠(10mg/kg)；“*”：有肿瘤的，ActRIIB(R6420-134)-mFc治疗的小鼠(30mg/kg)；圆形：有肿瘤的，ActRIIB(R6420-134)-mFc治疗的小鼠(10mg/kg)，治疗以预防性模式于肿瘤植入时开始。
图12显示了人ActRIIA和具有本文推断的残基的ActRIIB的比对，该比对基于多个ActRIIB和ActRIIA晶体结构的组成分析，直接接触的配体(配体结合袋)加框表示。
图13显示了多种脊椎动物ActRIIB蛋白和人ActRIIA的多重序列比对。
发明详述
1.综述
在某些方面，本发明涉及ActRIIB多肽。本文使用的术语“ActRIIB”是指来源于任何物种的活化素受体IIB型(ActRIIB)蛋白和ActRIIB相关蛋白的家族。ActRIIB家族成员一般全部都是跨膜蛋白，由具有富半胱氨酸区的配体结合胞外结构域、跨膜结构域和具有预测的丝氨酸/苏氨酸激酶特异性的胞质结构域组成。人ActRIIA前体蛋白(提供用于比较)和ActRIIB前体蛋白的氨基酸序列分别示于图1(SEQID NO：1)和图2(SEQ ID NO：2)。
术语“ActRIIB多肽”用于指含有ActRIIB家族成员的任何天然多肽以及保留了有用活性的其任何变体(包括突变体、片段、融合体和拟肽形式)的多肽。例如，ActRIIB多肽包括来源于任何已知的ActRIIB序列的多肽，其具有的序列与ActRIIB多肽序列具有至少约80％的同一性，优选至少85％、90％、95％、97％、99％或更高的同一性。
在具体的实施方案中，本发明涉及可溶性ActRIIB多肽。如本文所述，术语“可溶性ActRIIB多肽”一般是指包含ActRIIB蛋白的胞外结构域的多肽。本文使用的术语“可溶性ActRIIB多肽”包括ActRIIB蛋白的任何天然胞外结构域以及保留了有用活性的其任何变体(包括突变体、片段和拟肽形式)。例如，ActRIIB蛋白的胞外结构域结合配体，且一般是可溶性的。可溶性ActRIIB多肽的实例包括示于图1的ActRIIB可溶性多肽(SEQ ID NO：1)。可溶性ActRIIB多肽的其它实例除了包含ActRIIB蛋白的胞外结构域以外，还包括信号序列，参见实施例1。信号序列可以为ActRIIB的天然信号序列，或者可以为另一种蛋白的信号序列，例如组织纤溶酶原激活物(TPA)信号序列或蜜蜂蜂毒肽(melatin)(HBM)信号序列。
TGF-β信号由I型和II型丝氨酸/苏氨酸激酶受体的异聚复合物介导，该复合物在配体刺激时磷酸化并活化下游的Smad蛋白(Massagué，2000，Nat.Rev.Mol.Cell Biol.1：169-178)。这些I型和II型受体全部是跨膜蛋白，由带有富半胱氨酸区的配体结合胞外结构域、跨膜结构域和带有预测的丝氨酸/苏氨酸特异性的胞质结构域组成。I型受体是信号转导所必须的；而II型受体是结合配体以及表达I型受体所需的。I型和II型活化素受体在配体结合后形成稳定复合物，导致I型受体被II型受体磷酸化。
两种相关的II型受体-ActRIIA和ActRIIB，已被鉴定为活化素的II型受体(Mathews和Vale，1991，Cell 65：973-982；Attisano等，1992，Cell 68：97-108)。除活化素外，ActRIIA和ActRIIB可以与若干其它TGF-β家族蛋白生化相互作用，所述蛋白包括BMP7、Nodal、GDF8和GDF11(Yamashita等，1995，J.Cell Biol.130：217-226；Lee和McPherron，2001，Proc.Natl.Acad.Sci.98：9306-9311；Yeo和Whitman，2001，Mol.Cell 7：949-957；Oh等，2002，Genes Dev.16：2749-54)。申请人已发现，可溶性ActRIIA-Fc融合蛋白和ActRIIB-Fc融合蛋白在体内具有显著不同的作用，ActRIIA-Fc对骨具有主要作用，ActRIIB-Fc对骨骼肌具有主要作用。
在某些实施方案中，本发明涉及用目标ActRIIB多肽(例如可溶性ActRIIB多肽)拮抗ActRIIB受体的配体(也称为ActRIIB配体)。因此，本发明的组合物和方法可用于治疗与ActRIIB受体的一种或多种配体的异常活性相关的疾病。示例性的ActRIIB受体的配体包括某些TGF-β家族成员，例如活化素、Nodal、GDF8、GDF11和BMP7。
活化素是二聚体多肽生长因子，属于TGF-β超家族。有三种活化素(A、B和AB)，它们是两个密切相关的β亚单位的同/异二聚体(βAβA、βBβB和βAβB)。在TGF-β超家族中，活化素是独特多功能的因子，其可以刺激卵巢和胎盘细胞中的激素产生、支持神经细胞存活、根据细胞类型正性或负性地影响细胞周期进程，以及至少在两栖动物胚胎中影响中胚层分化(DePaolo等，1991，Proc SocEp Biol Med.198：500-512；Dyson等，1997，Curr Biol.7：81-84；Woodruff，1998，Biochem Pharmacol.55：953-963)。此外，发现分离自刺激过的人单核细胞白血病细胞的红细胞分化因子(EDF)与活化素A相同(Murata等，1988，PNAS，85：2434)。已经表明，活化素A在骨髓中用作红细胞生成的天然调节剂。在一些组织中，活化素信号转导被其相关的异二聚体-抑制素所拮抗。例如，在垂体释放卵泡刺激素(FSH)期间，活化素促进FSH分泌与合成，而抑制素阻止FSH分泌与合成。其它的可调节活化素生物活性和/或结合至活化素的蛋白包括下文描述的卵泡抑制素(FS)、卵泡抑制素相关蛋白(FSRP)、α2-巨球蛋白、Cerberus和内皮糖蛋白(endoglin)。
Nodal蛋白在中胚层和内胚层诱导和形成以及随后的轴结构(例如早期胚胎发生中的心脏和胃)组织化中起作用。业已表明，在正在发育的脊椎动物胚胎的背部组织主要有助于脊索和前脊索板的轴结构，同时其募集周围的细胞，以形成非轴胚胎结构。Nodal似乎通过I型和II型受体这二者以及称为Smad蛋白的胞内效应子发信号。最近的研究支持ActRHA和ActRIIB用作Nodal的II型受体的想法(Sakuma等，Genes Cells.2002，7：401-12)。已表明，Nodal配体与其辅因子(例如cripto)相互作用，以活化磷酸化Smad2的活化素I型和II型受体。Nodal蛋白涉及许多对早期脊椎动物胚胎关键的事件，包括中胚层形成、前模式发生和左右轴特化。实验证据已证实，Nodal信号转导活化pAR3-Lux，先前已表明pAR3-Lux是一种萤光素酶报告体，对活化素和TGF-β特异性响应。然而，Nodal不能诱导pTlx2-Lux，pTlx2-Lux是一种特异性响应于骨形态发生蛋白的报告体。最近的研究提供了Nodal信号转导由两种活化素-TGF-β途径Smad：Smad2和Smad3介导的直接生物化学证据。进一步的证据已表明，Nodal信号转导需要胞外cripto蛋白，使其不同于活化素或TGF-β信号转导。
生长和分化因子-8(GDF8)也被称为肌肉生长抑制素。GDF8是骨骼肌质量的负调节剂。GDF8在发育中和成人骨骼肌中高度表达。转基因小鼠的GDF8无效突变以骨骼肌的显著肥大和增生为特征(McPherron等，Nature，1997，387：83-90)。骨骼肌质量的类似增加在牛的GDF8天然突变中是显而易见的(Ashmore等，1974，Growth，38：501-507；Swatland和Kieffer，J.Anim.Sci，1994，38：752-757；McPherron和Lee，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，1997，94：12457-12461；和Kambadur等，Genome Res.，1997，7：910-915)，并且在人中表现更突出(Schuelke等，N Engl J Med 2004；350：2682-8)。研究还已表明，在人中与HIV感染相关的肌肉消耗伴随着GDF8蛋白表达的增加(Gonzalez-Cadavid等，PNAS，1998，95：14938-43)。另外，GDF8可以调节肌肉特异性酶(例如肌酸激酶)的生产和调节成肌细胞增殖(WO00/43781)。GDF8前肽可以非共价结合成熟GDF8结构域二聚体，失活其生物活性(Miyazono等(1988)J.Biol.Chem.，263：6407-6415；Wakefield等(1988)J.Biol.Chem.，263；7646-7654；和Brown等(1990)Growth Factors，3：35-43)。结合GDF8或结构相关蛋白并抑制它们的生物活性的其它蛋白包括卵泡抑制素，并潜在地包括卵泡抑制素相关蛋白(Gamer等(1999)Dev.Biol.，208：222-232)。
生长和分化因子-11(GDF11)也称为BMP11，是一种分泌性蛋白(McPherron等，1999，Nat.Genet.22：260-264)。在小鼠发育过程中，GDF11在尾芽、肢芽、上颌弓和下颌弓以及背根神经节中表达(Nakashima等，1999，Mech.Dev.80：185-189)。GDF11在模式发生中胚层和神经组织时起独特作用(Gamer等，1999，Dev Biol.，208：222-32)。已表明GDF11在正在发育的鸡胚肢芽中是软骨形成和肌生成的负调节剂(Gamer等，2001，Dev Biol.229：407-20)。GDF11在肌肉中的表达也表明了其以类似于GDF8的途径调节肌肉生长的作用。另外，GDF11在脑中的表达提示，GDF11也可以具有与神经系统的功能相关的活性。令人感兴趣的是，发现GDF11抑制嗅上皮的神经发生(Wu等，2003，Neuron.37：197-207)。因此，GDF11可在体外和体内应用于诸如肌肉疾病和神经退化疾病(例如肌萎缩性侧索硬化)的疾病的治疗。
骨形态发生蛋白(BMP7)也称为成骨蛋白-1(OP-1)，众所周知其诱导软骨和骨形成。另外，BMP7调节一系列的生理过程。例如，BMP7可以为负责上皮骨发生现象的骨诱导因子。还发现BMP7在钙调节和骨稳态中起作用。和活化素一样，BMP7结合II型受体ActRIIA和IIB。然而，BMP7和活化素将不同的I型受体募集入异聚化受体复合物中。所观察到的主要BMP7I型受体为ALK2，而活化素专一结合ALK4(ActRIIB)。BMP7和活化素激发不同的生物反应，并活化不同的Smad途径(Macias-Silva等，1998，J Biol Chem.273：25628-36)。
在某些方面，本发明涉及某些ActRIIB多肽(例如可溶性ActRIIB多肽)一般在与ActRIIB活性相关的任何过程中拮抗ActRIIB配体的信号转导的用途。任选地，本发明的ActRIIB多肽可以拮抗ActRIIB受体的一种或多种配体，例如活化素、Nodal、GDF8、GDF11和BMP7，并因此可用于治疗其它疾病。
因此，本发明设想使用ActRIIB多肽治疗或预防与ActRIIB或ActRIIB配体的异常活性相关的疾病或病症。ActRIIB或ActRIIB配体涉及许多关键生物学过程的调节。由于它们在这些过程中的关键功能，它们可能是治疗干涉的理想目标靶。例如，ActRIIB多肽(例如可溶性ActRIIB多肽)可用于治疗人或动物疾病或病症。这样的疾病或病症的实例包括但不限于代谢疾病，如2型糖尿病、葡萄糖耐量减低、代谢综合征(例如X综合征)和由外伤诱导的胰岛素抵抗(例如烧伤或氮不平衡)；脂肪组织疾病(例如肥胖)；肌肉和神经肌肉障碍，如肌营养不良(包括Duchenne肌营养不良)；肌萎缩性侧索硬化(ALS)；肌肉萎缩；器官萎缩；虚弱；腕管综合征；充血性栓塞性肺病；以及骨骼肌减少症、恶病质和其它肌肉消耗综合征。其它实例包括骨质疏松症，尤其是老人和/或绝经后妇女的骨质疏松症；糖皮质激素诱导的骨质疏松症；骨质减少；骨关节炎；和骨质疏松症相关的骨折。再进一步的实例包括由于慢性糖皮质激素疗法引起的低骨质、性腺过早衰竭、雄激素抑制、维生素D缺乏、继发性甲状旁腺功能亢进症、营养不良和神经性厌食。这些障碍和病症在以下的“示例性治疗应用”中讨论。
本说明书所用的术语在本发明的上下文以及每个术语所应用的特定语境中通常具有其在本领域的普通含义。某些术语在下文中或在说明书的其它部分被讨论，用以在描述本发明的组合物和方法以及怎样制备和应用它们方面给实践者提供额外的指导。术语的任何应用的范围或含义在其所应用的特定语境中是清楚的。
“大约”和“接近”一般应指在已知测量的性质或精确度时所测量的量的可接受的错误程度。典型地，示范性的错误程度在给定数值或数值范围的20％以内，优选在10％以内，更优选在5％以内。
另外，尤其是在生物学系统中，术语“大约”以及“接近”可以指一定数量级内的值，优选在给定值5倍以内，更优选在给定值2倍以内。除非另有说明，否则本文给出的数值是近似的，这意味着在没有明文规定时，术语“大约”或“接近”可以是推断的。
本发明的方法可以包括互相对比序列的步骤，包括野生型序列与一个或多个突变体(序列变体)比较。这样的比较通常包括多聚物序列的比对，例如，采用本领域众所周知的序列比对程序和/或算法(例如BLAST、FASTA和MEGALIGN，仅举几例)。本领域技术人员容易意识到，在这样的比对中，在突变包含残基插入或缺失的情况下，序列比对将在不含插入的或缺失的残基的多聚物序列中引入“空位”(通常以破折号或“A”表示)。
“同源的”以其所有的语法形式和拼写变体指具有“共同进化起源”的两种蛋白之间的关系，包括来自同种生物体的超家族的蛋白，以及来自不同种生物体的同源蛋白。这样的蛋白(及其编码核酸)具有序列同源性，如由它们的序列相似性所反映的，无论就同一性百分率而言还是依据特定残基或基序以及保守位点的存在情况。
术语“序列相似性”以其所有的语法形式指可能共有或可能不共有共同进化起源的核酸或氨基酸序列之间的同一性或对应性程度。
然而，在常见用法和本申请中，术语“同源(的)”当被诸如“高度”这样的副词修饰时，可指序列相似性，并可涉及或可不涉及共同进化起源。
2.ActRIIB多肽
在某些方面，本发明涉及ActRIIB变体多肽(例如可溶性ActRIIB多肽)。任选地，片段、功能变体和修饰形式具有它们的对应野生型ActRIIB多肽的相似或相同的生物学活性。例如，本发明的ActRIIB变体可以结合和抑制ActRIIB配体(例如活化素A、活化素AB、活化素B、Nodal、GDF8、GDF11或BMP7)的功能。任选地，ActRIIB多肽调节诸如骨、软骨、肌肉或脂肪等组织的生长。ActRIIB多肽的实例包括人ActRIIB前体多肽(SEQ ID NO：2)和可溶性人ActRIIB多肽(例如SEQ ID NO：1、5、6和12)。
本文的公开内容鉴定出ActRIIB的功能活性部分和变体。申请人已确定，具有由Hilden等(Blood.1994年4月15日；83(8)：2163-70)公开的序列的Fc融合蛋白在对应于SEQ ID NO：2的氨基酸64的位置(A64)具有丙氨酸，其对活化素和GDF-11具有相对低的亲合力。相比之下，在64位具有精氨酸(R64)的相同Fc融合蛋白在低纳摩尔至高皮摩尔的范围中对活化素和GDF-11具有亲合力。因此，具有R64的序列在本文的公开内容中用作人ActRIIB的野生型参比序列。
Attisano等(Cell.1992年1月10日；68(1)：97-108)表明，在ActRIIB胞外结构域的C-末端的脯氨酸结的缺失降低了受体对活化素的亲合力。本文提供的数据表明，含有SEQ ID NO：2的氨基酸20-119的ActRIIB-Fc融合蛋白“ActRIIB(20-119)-Fc”相对于包含脯氨酸结区和完整的近膜结构域的ActRIIB(20-134)-Fc降低了与GDF-11和活化素的结合。然而，ActRIIB(20-129)-Fc蛋白相对于野生型保留了类似但稍微降低的活性，即便脯氨酸结区被破坏。因此，预期在氨基酸134、133、132、131、130和129终止的ActRIIB胞外结构域全部有活性，但在134或133终止的构建体可能最具活性。类似地，预期在残基129-134中的任一个处的突变不会大幅度改变配体结合亲合力。支持这点的是P129和P130的突变不会显著降低配体结合。因此，ActRIIB-Fc融合蛋白可以早在氨基酸109(最后一个半胱氨酸)结束，但是，预期在109和119处或它们之间形成末端以降低配体结合。氨基酸119保守性差，所以容易被改变或截断。在128或以后形成末端保留配体结合活性。在119和127处或它们之间形成末端将具有中间的结合能力。这些形式中的任一种都可能需要使用，这取决于临床或实验环境。
在ActRIIB的N-末端，预期于氨基酸29处或之前开始的蛋白将保留配体结合活性。氨基酸29为首个半胱氨酸。24位的丙氨酸突变为天冬酰胺引入N-联糖基化序列，而不会显著影响配体结合。这证实完全容许在信号切割肽和半胱氨酸交联区之间的区域中的对应于氨基酸20-29的突变。具体地说，在20、21、22、23和24位开始的构建体将保留活性，且预期在25、26、27、28和29位开始的构建体也保留活性。在实施例中显示的数据证实，在22、23、24或25开始的构建体令人惊奇地最具活性。
总之，ActRIIB的活性部分含有SEQ ID NO：2的氨基酸29-109，而构建体例如可以于对应于氨基酸20-29的残基处开始，并于对应于氨基酸109-134的位置结束。其它实例包括于20-29或21-29位开始并于119-134、119-133或129-134、129-133位结束的构建体。其它实例包括于20-24(或21-24或22-25)位开始并于109-134(或109-133)、119-134(或119-133)或129-134(或129-133)位结束的构建体。还设想了在这些范围内的变体，尤其是与SEQ ID NO：4的对应部分具有至少80％、85％、90％、95％或99％同一性的那些。
本文的公开内容包括示于图22的复合ActRIIB结构的分析结果，证实配体结合袋由残基Y31、N33、N35、L38至T41、E47、E50、Q53至K55、L57、H58、Y60、S62、K74、W78至N83、Y85、R87、A92以及E94至F101限定。在这些位置，预期容许保守突变，尽管K74A突变被完全容许，R40A、K55A、F82A以及在L79位的突变也被容许。R40在爪蛙中为K，表明在该位置的碱性氨基酸将被容许。Q53在牛ActRIIB中为R，在爪蛙ActRIIB中为K，因此在该位置将容许包括R、K、Q、N和H的氨基酸。因此，活性ActRIIB变体蛋白的通式为含氨基酸29-109的通式，但任选地于20-24或22-25范围内的位置开始和于129-134范围内的位置结束，并在配体结合袋中含有不超过1、2、5、10或15个保守氨基酸改变，在配体结合袋中的40、53、55、74、79和/或82位含有0个、1个或多个非保守改变。这样的蛋白可以保留与SEQ ID NO：4的氨基酸29-109的序列80％、90％、95％或99％以上的序列同一性。在结合袋之外的位点(尤其容许该位点的变异性)包括胞外结构域的氨基末端和羧基末端(如上所指出的)以及位置42-46和65-73。在65位的天冬酰胺向丙氨酸的改变(N65A)在A64背景中实际上改善配体结合，并因此预期对R64背景中的配体结合没有有害作用。该改变可能于A64背景中消除了N65的糖基化，由此证实可能容许在该区域的显著改变。尽管不大容许R64A改变，但完全容许R64K，因此在64位可能容许另一个碱性残基，如H。
ActRIIB在几乎所有的脊椎动物间都是非常保守的，大段的胞外结构域完全保守。许多结合ActRIIB的配体也是高度保守的。因此，多种脊椎动物生物体的ActRIIB序列比较提供了对可改变的残基的了解。因此，活性的人ActRIIB变体可以在另一个脊椎动物ActRIIB的序列的对应位置包括一个或多个氨基酸，或者可以包括与人或其它脊椎动物序列中的残基类似的残基。以下的实例阐述了这个限定活性ActRIIB变体的方法。L46在爪蛙ActRIIB中为缬氨酸，所以该位置可被改变，并任选地可被改变为另一个疏水残基，例如V、I或F，或者被改变为非极性残基，例如A。E52在爪蛙中为K，表明该位点可容许广泛的变化，包括极性残基，例如E、D、K、R、H、S、T、P、G、Y，并可能是A。T93在爪蛙中为K，表明该位点容许广泛的结构变异，优选极性残基，例如S、K、R、E、D、H、G、P、G和Y。F108在爪蛙中为Y，因此Y或其它疏水基团如I、V或L应当被容许。E111在爪蛙中为K，表明在该位点将容许带电残基，包括D、R、K和H，以及Q和N。R112在爪蛙中为K，表明在该位点容许碱性残基，包括R和H。在119位的A的保守性相对较差，在啮齿动物中表现为P，在爪蛙中表现为V，因此在该位置基本上应容许任何氨基酸。
本文的公开内容证实，添加进一步的N-联糖基化位点(N-X-S/T)相对于ActRIIB(R64)-Fc形式增加ActRIIB-Fc融合蛋白的血清半衰期。通过在24位导入天冬酰胺(A24N构建体)，产生赋予较长半衰期的NXT序列。在42-44(NQS)和65-67(NSS)发现其它NX(T/S)序列，尽管后者可能不能在64位被所述R有效糖基化。一般可以在图12中限定的配体结合袋之外的位置导入N-X-S/T序列。对于导入非内源N-X-S/T序列特别合适的位点包括氨基酸20-29、20-24、22-25、109-134、120-134或129-134。还可以将N-X-S/T序列导入到ActRIIB序列和Fc或其它融合组件之间的接头中。通过相对于预先存在的S或T在正确的位置导入N，或通过在对应于预先存在的N的位置导入S或T，可以最小的努力导入这样的位点。因此，应产生N-联糖基化位点的合适改变为：A24N、R64N、S67N(可与N65A改变组合)、E106N、R112N、G120N、E123N、P129N、A132N、R112S和R112T。预测被糖基化的任何S均可以改变为T，而不会产生免疫原性位点，因为糖基化提供了保护。同样，预测被糖基化的任何T均可改变为S。因此，设想了改变S67T和S44T。同样，在A24N变体中，可以使用S26T改变。因此，ActRIIB变体可以包括一个或多个另外的非内源N-联糖基化共有序列。
L79位可被改变，以赋予改变的活化素-肌肉生长抑制素(GDF-11)结合特性。L79A或L79P使GDF-11结合比活化素结合大幅度降低。L79E或L79D保留GDF-11结合。引人注目的是，L79E和L79D变体极大地降低了活化素结合。体内实验表明，这些非活化素受体保留了增加肌肉质量的实质性能力，但显示出对其它组织的作用降低。这些数据证实了获得对活化素作用降低的多肽的需要性和可行性。
所述变异可以多种方式组合。另外，本文描述的诱变程序的结果表明，在ActRIIb中存在经常对保守有益的氨基酸位置。这些位置包括64位(碱性氨基酸)、80位(酸性或疏水氨基酸)、78位(疏水的，尤其是色氨酸)、37位(酸性的，尤其是天冬氨酸或谷氨酸)、56位(碱性氨基酸)、60位(疏水氨基酸，尤其是苯丙氨酸或酪氨酸)。因此，在本文公开的每个变体中，本文的公开内容提供可能为保守的氨基酸构架。可能需要保守的其它位置如下：52位(酸性氨基酸)、55位(碱性氨基酸)、81位(酸性的)、98位(极性的或带电荷的，尤其是E、D、R或K)。
在某些实施方案中，可以通过筛选由ActRIIB多肽(例如SEQ IDNO：3和4)编码核酸的相应片段重组产生的多肽获得ActRIIB多肽的分离片段。另外，片段可以通过使用本领域已知的技术化学合成，所述技术例如常规的Merrifield固相f-Moc或t-Boc化学。所述片段可以(重组或通过化学合成)生产并测试，以鉴定那些例如可用作ActRIIB蛋白或ActRIIB配体的拮抗剂(抑制剂)或激动剂(活化剂)的肽基片段。
在某些实施方案中，ActRIIB多肽的功能性变体具有与选自SEQID NO：3、4和10的氨基酸序列具有至少75％同一性的氨基酸序列。在某些情况下，功能性变体具有与选自SEQ ID NO：3、4和10的氨基酸序列具有至少80％、85％、90％、95％、97％、98％、99％或100％同一性的氨基酸序列。
在某些实施方案中，为了诸如增强疗效或稳定性(例如离体储存期限和对体内蛋白酶降解的抗性)的目的，本发明设想通过修饰ActRIIB多肽的结构而制备功能性变体。也可以生产修饰的ActRIIB多肽，例如通过氨基酸取代、缺失或添加。例如，可以合理地预期以异亮氨酸或缬氨酸单独置换亮氨酸、以谷氨酸单独置换天冬氨酸、以丝氨酸单独置换苏氨酸，或者一个氨基酸被结构相关的氨基酸相似地置换(例如保守突变)，这将不会对所产生的分子的生物学活性具有大的影响。保守置换是在它们的侧链相关的氨基酸家族内发生的那些置换。通过评估变体ActRIIB多肽以类似于野生型ActRIIB多肽的方式在细胞内产生应答的能力，或者通过评估ActRIIB多肽变体以类似于野生型的方式结合一种或多种配体(例如活化素、GDF-11或肌肉生长抑制素)的能力，可以容易地确定ActRIIB多肽的氨基酸序列的改变是否产生功能同源物。
在某些具体的实施方案中，本发明设想了在ActRIIB多肽的胞外结构域(也称为配体-结合域)中产生突变，使得变体(或突变体)ActRIIB多肽具有改变的配体结合活性(例如结合亲合力或结合特异性)。在某些情况下，这样的变体ActRIIB多肽对特定配体具有改变的(提升的或降低的)结合亲合力。在其它情况下，变体ActRIIB多肽对它们的配体具有改变的结合特异性。
例如，本文的公开内容提供了相对于活化素优先结合GDF8/GDF11的变体ActRIIB多肽。本文的公开内容进一步确定了这样的多肽用于降低脱靶作用的需要性，尽管很少需要这样的选择性变体治疗其中对疗效可能需要非常大的肌肉质量增加和其中可以接受一定水平的脱靶作用的严重疾病。例如，ActRIIB蛋白的氨基酸残基，例如E39、K55、Y60、K74、W78、D80和F101，处于配体-结合袋中，并介导与其配体如活化素和GDF8的结合。因此，本发明提供了ActRIIB受体的改变的配体-结合域(例如GDF8-结合域)，其在那些氨基酸残基处包含一个或多个突变。任选地，改变的配体-结合域相对于ActRIIB受体的野生型配体-结合域，可以对配体如GDF8具有增加的选择性。举例说明，这些突变增加改变的配体-结合域对GDF8的选择性超过活化素。任选地，改变的配体-结合域具有的活化素结合Kd对GDF8结合Kd的比率相对于野生型配体-结合域的该比率为至少2倍、5倍、10倍乃至100倍以上。任选地，改变的配体-结合域具有的抑制活化素IC50对抑制GDF8IC50的比率相对于野生型配体-结合域为至少2倍、5倍、10倍乃至100倍以上。任选地，改变的配体-结合域以比抑制活化素的IC50低至少2倍、5倍、10倍乃至100倍的IC50抑制GDF8。
作为特定实例，可以将ActRIIB的配体-结合域的带正电荷的氨基酸残基Asp(D80)突变为不同的氨基酸残基，使得变体ActRIIB多肽优先结合GDF8，但不结合活化素。优选地，D80残基被变为选自以下的氨基酸残基：不带电的氨基酸残基、带负电的氨基酸残基和疏水氨基酸残基。作为又一个特定实例，疏水残基L79可被变为酸性氨基酸天冬氨酸或谷氨酸，以极大地降低活化素结合，同时保留GDF11结合。本领域技术人员将意识到，可以在核酸水平上或者在某些情况下通过翻译后修饰或化学合成制备大部分所述突变、变体或修饰。这样的技术是本领域众所周知的。
在某些实施方案中，本发明设想了ActRIIB多肽的特定突变，以至于改变多肽的糖基化。ActRIIB多肽中的示例性糖基化位点示于图2。可以选择这样的突变，以便引入或消除一个或多个糖基化位点，例如O-联或N-联糖基化位点。天冬酰胺-连接的糖基化识别位点通常包括三肽序列天冬酰胺-X-苏氨酸(其中X为任何氨基酸)，其被适宜的细胞糖基化酶特异性识别。还可以通过对野生型ActRIIB多肽序列添加或替代一个或多个丝氨酸或苏氨酸残基进行改变(对于O-联糖基化位点)。在糖基化识别位点的第一个或第三个氨基酸位置之一或二者处的多个氨基酸取代或缺失(和/或在第二个位点的氨基酸缺失)在修饰的三肽序列导致非糖基化。另一个增加ActRIIB多肽上的碳水化合物部分的数目的方法是通过将糖苷化学耦合或酶耦合至ActRIIB多肽。根据所用的耦合模式，糖可以被附着至(a)精氨酸和组氨酸；(b)自由羧基；(c)自由巯基，诸如半胱氨酸的那些自由巯基；(d)自由羟基，诸如丝氨酸、苏氨酸或羟脯氨酸的那些自由羟基；(e)芳香族残基，诸如苯丙氨酸、酪氨酸或色氨酸的那些芳香族残基；或(f)谷胺酰胺的酰胺基团。这些方法描述于1987年9月11日公开的WO 87/05330以及Aplin和Wriston(1981)CRC Crit.Rev.Biochem.，259-306页，这些文献通过引用结合到本文中。可以通过化学和/或酶学方法完成移除ActRIIB多肽上存在的一个或多个碳水化合物部分。化学去糖基化可包括例如使ActRIIB多肽接触化合物三氟甲磺酸或等效化合物。这种处理导致除连接的糖(N-乙酰葡糖胺或N-乙酰半乳糖胺)之外的大部分或全部糖被切除，同时保持氨基酸序列的完整。化学去糖基化由Hakimuddin等(1987)Arch.Biochem.Biophys.259：52和Edge等(1981)Anal.Biochem.118：131进一步描述。ActRIIB多肽上的碳水化合物部分的酶裂解可以使用由Thotakura等(1987)Meth.Enzymol.138：350所述的各种内糖苷酶和外糖苷酶实现。ActRIIB多肽的序列可适当地调节，这取决于所采用的表达系统的类型，因为哺乳动物、酵母、昆虫以及植物细胞均可以引入不同的糖基化模式，所述模式可受肽的氨基酸序列影响。一般而言，用于人的ActRIIB蛋白将在提供正确的糖基化的哺乳动物细胞系(如HEK293细胞或CHO细胞系)中表达，尽管预期其它的哺乳动物表达细胞系也是可用的。
本文的公开内容进一步设想了产生变体的方法，特别是ActRIIB多肽的组合变体组，任选地包括截短变体；组合突变体库对于鉴别功能性变体序列特别有用。筛选这样的组合文库的目的可能在于产生例如ActRIIB多肽变体，其具有改变的特性，例如改变的药代动力学或改变的配体结合。以下提供了多种筛选测定，这类测定可用于评估变体。例如，可以筛选ActRIIB多肽变体结合ActRIIB多肽的能力，以防止ActRIIB配体结合ActRIIB多肽。
ActRIIB多肽或其变体的活性也可以在细胞型测定或体内测定中测试。例如，可以评估ActRIIB多肽变体对成骨细胞或前体中涉及骨产生的基因表达的作用。根据需要，这可以在一个或多个重组ActRIIB配体蛋白(例如BMP7)存在时完成，并且可以转染细胞，以便生产ActRIIB多肽和/或其变体，并任选地生产ActRIIB配体。同样，可以将ActRIIB多肽给予小鼠或其它动物，并可以评估一种或多种骨特性，诸如密度或容积。也可以评估骨折的治愈率。类似地，可以在肌肉细胞、脂肪细胞和神经元细胞中测试ActRIIB多肽或其变体的活性，例如通过如下所述的测定测试其对这些细胞生长的任何作用。这样的测定在本领域是众所周知的常规测定。SMAD响应性报告基因可在这样的细胞系中用于监测下游信号转导的作用。
可以产生组合来源的变体，其相对于天然ActRIIB多肽具有选择性效力。这样的变体蛋白在由重组DNA构建体表达时，可用于基因治疗方案。同样，诱变可以产生具有与相应的野生型ActRIIB多肽显著不同的胞内半衰期的变体。例如，可以使改变的蛋白对蛋白酶降解或导致天然ActRIIB多肽被破坏或失活的其它过程更稳定或者更不稳定。这样的变体以及编码它们的基因可用于通过调节ActRIIB多肽的半衰期来改变ActRIIB多肽水平。例如，短半衰期可以产生更短暂的生物学效应，并且在部分诱导型表达系统时，可允许更紧密地控制细胞中的重组ActRIIB多肽水平。
在某些实施方案中，除了在ActRIIB多肽中天然存在的任何修饰以外，本发明的ActRIIB多肽还可以进一步包括翻译后修饰。这样的修饰包括但不限于乙酰化、羧化、糖基化、磷酸化、脂化和酰化。结果，修饰后的ActRIIB多肽可包含非氨基酸元件，诸如聚乙二醇、脂质、多糖或单糖以及磷酸盐。这样的非氨基酸元件对ActRIIB多肽功能性的作用可以如本文对其它ActRIIB多肽变体所描述的那样测试。当通过剪切ActRIIB多肽的初生形式而在细胞内产生ActRIIB多肽时，翻译后加工对蛋白质的正确折叠和/或功能也可能是重要的。不同的细胞(诸如CHO、Hela、MDCK、293、WI38、NIH-3T3或HEK293)对于这样的翻译后活性具有特定的细胞机器和特征机制，并且可被选用来确保ActRIIB多肽的正确修饰和加工。
在某些方面，ActRIIB多肽的功能变体或修饰形式包括具有至少一部分ActRIIB多肽和一个或多个融合结构域的融合蛋白。这样的融合结构域的众所周知的实例包括但不限于聚组氨酸、Glu-Glu、谷胱甘肽S转移酶(GST)、硫氧还蛋白、A蛋白、G蛋白、免疫球蛋白重链恒定区(例如Fc)、麦芽糖结合蛋白(MBP)或人血清白蛋白。可以选择融合结构域以赋予所需特性。例如，一些融合结构域尤其可用于通过亲和层析分离融合蛋白。为了亲和纯化目的，采用亲和层析相关的基质，诸如缀合谷胱甘肽、淀粉酶以及镍或钴的树脂。许多这样的基质可以以“套装”形式获得，诸如Pharmacia GST纯化体系以及与(HIS6)融合配偶体一起使用的QIAexpressTM体系(Qiagen)。作为另一个实例，可以选择融合结构域，以利于检测ActRIIB多肽。这样的检测结构域的实例包括多种荧光蛋白(例如GFP)以及“表位标记”，该表位标记通常是可获得其特异性抗体的短肽序列。易于获得其特异性单克隆抗体的众所周知的表位标记包括FLAG、流感病毒血凝素(HA)以及c-myc标记。在某些情况下，融合结构域具有诸如针对Xa因子或凝血酶的蛋白酶切位点，其允许相关蛋白酶部分地消化融合蛋白，并因而从中释放重组蛋白。然后可通过随后的层析分离由融合结构域中分离出释放的蛋白。在某些优选的实施方案中，ActRIIB多肽与体内稳定ActRIIB多肽的结构域(“稳定器”结构域)融合。所述“稳定”是指增加血清半衰期，不管这是因为减少了破坏、降低了肾脏清除还是其它药代动力学效应。已知与免疫球蛋白的Fc部分融合赋予各种各样的蛋白以理想的药代动力学特性。同样，融合人血清白蛋白可赋予所需特性。可选择的其它类型的融合结构域包括多聚(例如二聚、四聚)结构域以及功能性结构域(其赋予另外的生物学功能，诸如进一步刺激肌肉生长)。
作为特定的实例，本发明提供作为GDF8拮抗剂的融合蛋白，其包含融合至Fc结构域(例如SEQ ID NO：13)的胞外(例如GDF8-结合)结构域。
THTCPPCPAPELLGGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVD(A)VSHEDPEVKFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQYNSTYRVVSVLTVLHQDWLNGKEYKCK(A)VSNKALPVPIEKTISKAKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPVLDSDGPFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHN(A)HYTQKSLSLSPGK＊
优选地，Fc结构域在残基(诸如Asp-265、赖氨酸322和Asn-434)处具有一个或多个突变。在某些情况下，具有一个或多个这些突变(例如Asp-265突变)的突变体Fc结构域相对于野生型Fc结构域减弱了结合至Fcγ受体的能力。在其它情况下，具有一个或多个这些突变(例如Asn-434突变)的突变体Fc结构域相对于野生型Fc结构域增加了结合至MHCI类相关的Fc受体(FcRN)的能力。
当然，融合蛋白的不同元件可以以和所需功能相一致的任何方式排列。例如，ActRIIB多肽可处于异源结构域的C末端，或者异源结构域可处于ActRIIB多肽的C末端。ActRIIB多肽结构域和异源结构域不需要在融合蛋白中紧邻，并且可以在任一个结构域的C末端或N末端或两个结构域之间包含其它结构域或氨基酸序列。
在某些实施方案中，本发明的ActRIIB多肽含有一个或多个能够稳定ActRIIB多肽的修饰。例如，这样的修饰增强ActRIIB多肽的体外半衰期，增强ActRIIB多肽的循环半衰期或减少ActRIIB多肽的蛋白酶降解。这样的稳定修饰包括但不限于融合蛋白(包括例如包含ActRIIB多肽和稳定器结构域的融合蛋白)、糖基化位点的修饰(包括例如添加糖基化位点至ActRIIB多肽)以及碳水化合物部分的修饰(包括例如从ActRIIB多肽中移除碳水化合物部分)。就融合蛋白而言，ActRIIB多肽融合至诸如IgG分子的稳定器结构域(例如Fc结构域)。如本文所应用的，术语“稳定器结构域”不仅指在融合蛋白中的融合结构域(例如Fc)，而且包括诸如碳水化合物部分的非蛋白质修饰，或诸如聚乙二醇的非蛋白质聚合体。
在某些实施方案中，本发明使得可获得分离形式和/或纯化形式的ActRIIB多肽，其分离自其它蛋白，或者基本上没有其它蛋白。
在某些实施方案中，可以通过本领域已知的多种技术产生本发明的ActRIIB多肽(未修饰的或修饰的)。例如，合成本发明ActRIIB多肽可以使用标准蛋白质化学技术，如在Bodansky，M.Principles ofPeptide Synthesis，Springer Verlag，Berlin(1993)和Grant G.A.(编辑)，Synthetic Peptides：A User′s Guide，W.H.Freeman and Company，NewYork(1992)中所描述的方法。另外，自动化肽合成仪是市售可得的(例如Advanced ChemTech 396型；Milligen/Biosearch 9600)。或者，可以使用本领域众所周知的多种表达系统(例如大肠杆菌、中国仓鼠卵巢细胞、COS细胞、杆状病毒)重组产生ActRIIB多肽、其片段或变体(也参见下文)。在进一步的实施方案中，可以使用例如蛋白酶(例如胰蛋白酶、嗜热菌蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胃蛋白酶或成对的碱性氨基酸转化酶(PACE))消化天然或重组产生的全长ActRIIB多肽，产生修饰的或未修饰的ActRIIB多肽。可以使用计算机分析(使用市售可得的软件，例如Mac Vector，Omega，PCGene，Molecular Simulation，Inc.)鉴定蛋白酶剪切位点。或者，可以由天然的或重组产生的全长ActRIIB多肽产生这样的ActRIIB多肽，例如通过本领域已知的标准技术，例如化学裂解(例如溴化氰、羟胺)。
3.编码ActRIIB多肽的核酸
在某些方面，本发明提供编码任何ActRIIB多肽(例如可溶性ActRIIB多肽)的分离和/或重组核酸，包括本文公开的任何变体。例如，SEQ ID NO：4编码天然ActRIIB前体多肽，而SEQ ID NO：3编码可溶性ActRIIB多肽。本发明核酸可以是单链的或双链的。这样的核酸可以是DNA分子或RNA分子。这些核酸可用于例如制备ActRIIB多肽的方法或用作直接的治疗药物(例如在基因治疗方法中)。
在某些方面，应进一步了解，编码ActRIIB多肽的本发明核酸包括为SEQ ID NO：3的变体的核酸。变体核苷酸序列包括差异在于一个或多个核苷酸取代、添加或缺失的序列，诸如等位基因变体；并将因此包括与SEQ ID NO：4中指示的编码序列的核苷酸序列不同的编码序列。
在某些实施方案中，本发明提供与SEQ ID NO：3至少80％、85％、90％、95％、97％、98％、99％或100％相同的分离或重组核酸序列。本领域普通技术人员会认识到，与SEQ ID NO：3和SEQ ID NO：3的变体互补的核酸序列也包括在本发明的范围内。在进一步的实施方案中，本发明的核酸序列可以是分离的、重组的和/或与异源核苷酸序列融合，或在DNA文库中。
在其它实施方案中，本发明的核酸还包括在高度严格条件下与SEQ ID NO：3中指定的核苷酸序列、SEQ ID NO：3的互补序列或其片段杂交的核苷酸序列。如上面所讨论的，本领域普通技术人员应当容易了解，促进DNA杂交的适宜严格条件可以变动。例如，人们可以以6.0x氯化钠/柠檬酸钠(SSC)在约45℃进行杂交，随后在50℃以2.0x SSC洗涤。例如，洗涤步骤的盐浓度可以由约2.0x SSC、50℃的低严格条件至约0.2x SSC、50℃的高严格条件选择。另外，洗涤步骤的温度可以从约22℃的室温的低严格条件增加至约65℃的高严格条件。温度和盐都可以变动，或者温度或盐浓度可在另一个变量改变的同时保持不变。在一个实施方案中，本发明提供在6x SSC、室温的低严格条件下杂交、随后于室温以2x SSC洗涤的核酸。
由于遗传密码子的简并性而与SEQ ID NO：3所示核酸不同的分离核酸也属于本发明的范围。例如，许多氨基酸以一个以上的三联体指定。指定同一氨基酸的密码子或同义密码子(例如，CAU和CAC是组氨酸的同义密码子)可以导致“沉默”突变，其不影响蛋白质的氨基酸序列。然而，预期在哺乳动物细胞中存在确实导致本发明目标蛋白的氨基酸序列改变的DNA序列多态性。本领域技术人员应当了解，由于天然等位基因变异，编码特定蛋白的核酸的一个或多个核苷酸(至多约3-5％的核苷酸)的这些变异可以存在于给定种属的个体之间。任何这样的核苷酸变异以及产生的氨基酸多态性都在本发明的范围内。
在某些实施方案中，本发明的重组核酸可有效连接到表达构建体中的一个或多个调节核苷酸序列。调节核苷酸序列对用于表达的宿主细胞通常是适宜的。本领域已知用于各种宿主细胞的众多类型的适宜表达载体和合适的调节序列。通常，所述一个或多个调节核苷酸序列可以包括但不限于启动子序列、前导序列或信号序列、核糖体结合位点、转录起始序列和终止序列、翻译起始序列和终止序列以及增强子或激活子序列。本发明设想了本领域已知的组成型启动子或诱导型启动子。启动子可以是天然启动子，或者可以是组合一个以上的启动子的元件的杂合启动子。表达构建体可存在于细胞内的游离体如质粒上，或者表达构建体可被插入到染色体中。在优选的实施方案中，表达载体包含选择标记基因，以允许选择转化的宿主细胞。选择标记基因是本领域公知的，并随所用的宿主细胞变化。
在本发明的某些方面，以表达载体提供本发明核酸，所述载体包含编码ActRIIB多肽的核苷酸序列，并有效连接至至少一个调节序列。调节序列是本领域公认的，并被选择来引导ActRIIB多肽的表达。因此，术语调节序列包括启动子、增强子和其它表达控制元件。示例性的调节序列描述于Goeddel；Gene Expression Technology：Methods inEnzymology，Academic Press，San Diego，CA(1990)。例如，控制DNA序列表达的众多表达控制序列中的任一种在与DNA序列有效连接时，可在这些载体中用于表达编码ActRIIB多肽的DNA序列。这样的有用的表达控制序列包括例如SV40的早期和晚期启动子、tet启动子、腺病毒或巨细胞病毒立即早期启动子、RSV启动子、lac系统、trp系统、TAC或TRC系统、由T7RNA聚合酶引导其表达的T7启动子、λ噬菌体的主要操作子和启动子区域、fd衣壳蛋白的控制区、3-磷酸甘油酸激酶或其它糖酵解酶的启动子、酸性磷酸酶的启动子如Pho5、酵母α-杂交因子的启动子、杆状病毒系统的多面体启动子和已知控制原核细胞或真核细胞或它们的病毒的基因表达的其它序列，及其各种组合。应当了解，表达载体的设计可能取决于诸如待转化的宿主细胞的选择和/或希望表达的蛋白类型等因素。此外，还应当考虑载体拷贝数、控制拷贝数的能力和由载体编码的任何其它蛋白(诸如抗生素标记)的表达。
本发明的重组核酸可以通过将克隆基因或其部分连接入适合在原核细胞、真核细胞(酵母、鸟类、昆虫或哺乳动物)或这两者中表达的载体中而生产。用于生产重组ActRIIB多肽的表达载体包括质粒和其它载体。例如，合适的载体包括以下类型的质粒：用于在诸如大肠杆菌(E.coli)的原核细胞中表达的pBR322衍生质粒、pEMBL衍生质粒、pEX衍生质粒、pBTac衍生质粒和pUC衍生质粒。
某些哺乳动物表达载体既包含有助于载体在细菌中繁殖的原核序列，又包含一个或多个在真核细胞中表达的真核转录单元。pcDNAI/amp、pcDNAI/neo、pRc/CMV、pSV2gpt、pSV2neo、pSV2-dhfr、pTk2、pRSVneo、pMSG、pSVT7、pko-neo和pHyg衍生载体是适合转染真核细胞的哺乳动物表达载体的实例。这些载体中的一部分被来自细菌质粒如pBR322的序列修饰，以利于在原核细胞和真核细胞这二者中的复制和抗药性选择。或者，病毒(例如牛乳头瘤病毒(BPV-I)或EB病毒(pHEBo、pREP衍生的和p205))的衍生物可用于在真核细胞中瞬时表达蛋白。其它病毒(包括逆转录病毒)表达系统的实例可见于下文基因治疗传递系统的描述。用于制备质粒和转化宿主生物体的各种方法是本领域众所周知的。关于适于原核细胞和真核细胞这二者的其它表达系统以及通常的重组步骤，参见Molecular Cloning ALaboratory Manual，第2版，由Sambrook，Fritsch和Maniatis编辑，(Cold Spring Harbor Laboratory Press，1989)，第16章和17章。在某些情况下，可能需要采用杆状病毒表达系统表达重组多肽。这样的杆状病毒表达系统的实例包括pVL衍生载体(诸如pVL1392、pVL1393和pVL941)、pAcUW衍生载体(诸如pAcUW1)和pBlueBac衍生载体(诸如包含pBlueBac III的β-gal)。
在优选的实施方案中，载体被设计用于在CHO细胞中生产本发明目标ActRIIB多肽，诸如Pcmv-Script载体(Stratagene，La Jolla，Calif)、pcDNA4载体(Invitrogen，Carlsbad，Calif.)和pCI-neo载体(Promega，Madison，Wise)。显然，本发明目标基因构建体可用于使本发明目标ActRIIB多肽在培养繁殖的细胞中表达，例如产生蛋白，包括融合蛋白或变体蛋白，用于纯化。
本发明还涉及用重组基因转染的宿主细胞，所述重组基因包括一个或多个本发明目标ActRIIB多肽的编码序列(例如SEQ ID NO：4)。宿主细胞可以是任何的原核细胞或真核细胞。例如，本发明的ActRIIB多肽可在细菌细胞如大肠杆菌、昆虫细胞(例如采用杆状病毒表达系统)、酵母或哺乳动物细胞中表达。其它合适的宿主细胞是本领域技术人员已知的。
因此，本发明进一步涉及生产本发明目标ActRIIB多肽的方法。例如，可在适宜的条件下培养用编码ActRIIB多肽的表达载体转化的宿主细胞，以允许发生ActRIIB多肽表达。ActRIIB多肽可被分泌，并从细胞和包含ActRIIB多肽的培养基的混合物中分离出来。或者，ActRIIB多肽可留在胞质或膜组分中，并收获、裂解细胞和分离蛋白。细胞培养物包括宿主细胞、培养基和其它副产物。适于细胞培养的培养基是本领域众所周知的。可采用本领域已知的蛋白纯化技术，包括离子交换层析、凝胶过滤层析、超滤、电泳以及采用对ActRIIB多肽的特定表位特异性的抗体的免疫亲和纯化，从细胞培养基、宿主细胞或这两者中分离本发明目标ActRIIB多肽。在优选的实施方案中，ActRIIB多肽是包含有助于其纯化的结构域的融合蛋白。
在另一个实施方案中，编码纯化前导序列的融合基因，诸如在重组ActRIIB多肽的所需部分的N末端的多聚-(His)/肠激酶切割位点序列，可允许采用Ni2+金属树脂通过亲和层析纯化所表达的融合蛋白。纯化前导序列随后可用肠激酶处理而被移除，以提供纯化的ActRIIB多肽(例如参见Hochuli等，(1987)J Chromatography 411：177；和Janknecht等，PNAS USA 88：8972)。
制备融合基因的技术是本领域众所周知的。基本上，编码不同的多肽序列的各种DNA片段的连接是按照常规技术实施的，所述常规技术采用用于连接的平端或交错末端、限制性酶消化以提供合适的末端、适宜时填补粘性末端、碱性磷酸酶处理以避免不希望的连接以及酶连接。在另一个实施方案中，融合基因可以通过包括自动DNA合成仪的常规技术合成。或者，可使用锚定引物进行基因片段的PCR扩增，所述锚定引物在两个连续基因片段之间产生互补悬垂，其随后可被退火，以产生嵌合基因序列(参见例如Current Protocols in MolecularBiology，Ausubel等编辑，John Wiley&Sons：1992)。
4.抗体
本发明的另一方面涉及抗体。与ActRIIB多肽(例如可溶性的ActRIIB多肽)特异性反应的抗体，以及竞争性结合ActRIIB多肽的抗体，可用作ActRIIB多肽活性的拮抗剂。例如，使用由ActRIIB多肽衍生的免疫原，可通过标准方法(参见例如Antibodies：A LaboratoryManual.由Harlow和Lane编辑(Cold Spring Harbor Press：1988))制备抗蛋白/抗肽抗血清或单克隆抗体。可用ActRIIB多肽的免疫原形式、能够激发抗体反应的抗原性片段或融合蛋白免疫哺乳动物，诸如小鼠、仓鼠或兔。赋子蛋白或肽免疫原性的技术包括缀合载体或本领域众所周知的其它技术。ActRIIB多肽的免疫原性部分可在存在佐剂的情况下给予。免疫进展可通过检测血浆或血清的抗体效价来监测。标准ELISA或其它免疫测定可与作为抗原的免疫原一起用于评估抗体水平。
在以ActRIIB多肽的抗原性制剂免疫动物之后，可以得到抗血清，如果需要，可以从血清中分离多克隆抗体。为产生单克隆抗体，可从免疫的动物中收集产生抗体的细胞(淋巴细胞)，并通过标准的体细胞融合程序与诸如骨髓瘤细胞的永生化细胞融合，以产生杂交瘤细胞。这样的技术是本领域众所周知的，包括例如杂交瘤技术(最初由Kohler和Milstein开发，(1975)Nature，256：495-497)、人B细胞杂交瘤技术(Kozbar等，(1983)Immunology Today，4：72)以及生产人单克隆抗体的EBV-杂交瘤技术(Cole等，(1985)Monoclone Antibody and CancerTherapy，Alan R.Liss，Inc.77-96页)。杂交瘤细胞可以进行免疫化学筛选，以生产与ActRIIB多肽特异性反应的抗体，并从包含这样的杂交瘤细胞的培养物中分离单克隆抗体。
本文所用的术语“抗体”旨在包括也能与本发明目标ActRIIB多肽特异性反应的其片段。抗体可采用常规技术片段化，并以如上所述用于完整抗体的相同方式筛选片段的用途。例如，F(ab)2片段可以通过以胃蛋白酶处理抗体生成。产生的F(ab)2片段可进行处理，以还原二硫桥，产生Fab片段。本发明的抗体进一步旨在包括双特异的、单链的以及嵌合的人源化的分子，其具有由抗体的至少一个CDR区赋予的对ActRIIB多肽的亲和性。在优选的实施方案中，抗体进一步包括附着至其并能够被检测的标记(例如，所述标记可以是放射性同位素、荧光化合物、酶或辅酶因子)。
在某些实施方案中，本发明的抗体是单克隆抗体，并且在某些实施方案中，本发明提供生产新抗体的方法。例如，一种生产特异性结合ActRIIB多肽的单克隆抗体的方法可以包括给予小鼠一定量的免疫原组合物，该组合物包含有效刺激可检测的免疫反应的ActRIIB多肽，由小鼠获得产生抗体的细胞(例如脾脏细胞)，并将生产抗体的细胞与骨髓瘤细胞融合，以获得生产抗体的杂交瘤，并检测生产抗体的杂交瘤，以鉴别产生特异性结合ActRIIB多肽的单克隆抗体的杂交瘤。一旦获得，就可以在细胞培养物中繁殖杂交瘤，任选地在其中杂交瘤来源的细胞生产特异性结合ActRIIB多肽的单克隆抗体的培养条件下。单克隆抗体可从细胞培养物中纯化。
如本领域通常所理解的那样，提及抗体时使用的形容词“与......特异性反应”是指抗体在目标抗原(例如ActRIIB多肽)和其它非目标抗原之间具有足够的选择性，使得所述抗体最低程度上可用于检测目标抗原在特定类型的生物样品中的存在情况。在某些使用抗体的方法如治疗应用中，可能需要较高程度的结合特异性。单克隆抗体通常具有更大的趋向(与多克隆抗体相比)来有效区分所需抗原和交叉反应多肽。影响抗体：抗原相互作用特异性的一种特征是抗体对抗原的亲和力。尽管所需特异性可达到不同的亲和力范围，但通常优选的抗体具有约10-6、10-7、10-8、10-9或更低的亲和力(解离常数)。
另外，用于筛选抗体以便鉴定所需抗体的技术可影响所获抗体的特性。例如，如果抗体用于结合溶液中的抗原，则可能需要测试溶液结合。多种不同的技术可用于测试抗体与抗原之间的相互作用，以鉴定特别期望的抗体。这样的技术包括ELISA、表面等离子体共振结合测定(例如Biacore结合测定，Bia-core AB，Uppsala，Sweden)、夹心测定(例如顺磁珠系统，IGEN International，Inc.，Gaithersburg，Maryland)、蛋白质印迹、免疫沉淀测定以及免疫组化。
在某些方面，本文的公开内容提供结合可溶性ActRIIB多肽的抗体。可以使用可溶性ActRIIB多肽或其片段作为抗原如上所述大量产生这样的抗体。这类抗体可用于例如检测生物样品中的ActRIIB多肽和/或监测个体中的可溶性ActRIIB多肽水平。在某些情况下，特异性结合可溶性ActRIIB多肽的抗体可用于调节ActRIIB多肽和/或ActRIIB配体的活性，由此调节(促进或抑制)组织(例如骨、软骨、肌肉、脂肪和神经元)的生长。
5.筛选测定
在某些方面，本发明涉及本发明目标ActRIIB多肽(例如可溶性ActRIIB多肽)鉴定为ActRIIB多肽的激动剂或拮抗剂的化合物(药物)的用途。可以在诸如骨、软骨、肌肉、脂肪和/或神经元的组织中测试通过该筛选鉴定的化合物，以评估它们体外调节组织生长的能力。任选地，这些化合物可以进一步地在动物模型中测试，以评估它们体内调节组织生长的能力。
有众多途径通过靶向ActRIIB多肽来筛选调节组织生长的治疗药物。在某些实施方案中，可进行高通量筛选化合物，以鉴定干扰ActRIIB介导的对骨、软骨、肌肉、脂肪和/或神经元生长的作用的药物。在某些实施方案中，进行该测定以筛选和鉴定特异性抑制或减少ActRIIB多肽与其结合配偶体的结合的化合物，所述结合配偶体例如ActRIIB配体(例如活化素、Nodal、GDF8、GDF11或BMP7)。或者，该测定可用于鉴定增强ActRIIB多肽与其结合蛋白(例如ActRIIB配体)的结合的化合物。在进一步的实施方案中，可通过化合物与ActRIIB多肽相互作用的能力来鉴定所述化合物。
多种测定形式满足需要，并且按照本文的公开内容，本文没有清楚描述的那些仍可被本领域普通技术人员领会。如本文所述，本发明的测试化合物(药物)可通过任何组合化学方法制造。或者，目标化合物可以是在体内或体外合成的天然生物分子。待测其用作组织生长调节剂的能力的化合物(药物)例如可通过细菌、酵母、植物或其它生物体生产(例如天然产物)，以化学方法生产(例如小分子，包括拟肽)或重组生产。本发明设想的测试化合物包括非肽基有机分子、肽、多肽、拟肽、糖、激素和核酸分子。在具体的实施方案中，测试药物是分子量小于约2,000道尔顿的小有机分子。
本发明的测试化合物可以作为单个的离散实体提供，或以具有更大复杂度的文库提供，诸如以组合化学制备的文库。这些文库可包括例如醇类、烷基卤化物、胺、酰胺、酯、醛、醚和其它类别的有机化合物。测试化合物在测试系统中的表现形式可以是单独形式，或者为化合物的混合物，特别是在起始筛选步骤中。任选地，化合物可任选地用其它化合物衍生化，并具有有助于化合物分离的衍生化基团。衍生化基团的非限制性实例包括生物素、荧光素、地高辛(digoxygenin)、绿色荧光蛋白、同位素、多聚组氨酸、磁珠、谷胱甘肽S转移酶(GST)、可感光交联剂或其任何组合。
在许多测试化合物文库和天然提取物的药物筛选程序中，需要高通量测定，以便最大化在给定时间段内检测的化合物数量。在无细胞体系(例如可用纯化的或半纯化的蛋白得到)中进行的测定，经常优选作为“初级”筛选，因为可产生所述测定以允许快速开发以及相对容易地检测由测试化合物介导的分子靶的改变。此外，测试化合物的细胞毒性或生物利用度的作用在体外系统中一般可忽略，该测定代替主要集中于药物对分子靶上的作用，该作用可表现为ActRIIB多肽与其结合蛋白(例如ActRIIB配体)之间的结合亲和力的改变。
仅仅是举例说明，在本发明的示例性筛选测定中，目标化合物与通常能够结合ActRIIB配体的分离纯化的ActRIIB多肽接触，这适合于测定目的。然后向化合物和ActRIIB多肽的混合物中加入包含ActRIIB配体的组合物。ActRIIB/ActRIIB配体复合物的检测和定量提供了一种确定化合物抑制(或加强)ActRIIB多肽与其结合蛋白之间的复合物形成的效力的方法。化合物的效力可采用多种测试化合物浓度获得的数据生成剂量反应曲线而评估。此外，也可以进行对照测定，以提供比较基准。例如，在对照测定中，将分离并纯化的ActRIIB配体加入至包含ActRIIB多肽的组合物中，在没有测试化合物的情况下定量ActRIIB/ActRIIB配体复合物的形成。应当了解，通常，其中反应物可以混合的顺序可变，并且可以同时混合。此外，代替纯化蛋白的细胞提取物和裂解物可用于提供合适的无细胞测定系统。
ActRIIB多肽与其结合蛋白之间的复合物形成可以通过多种技术检测。例如，复合物形成的调节可采用例如可检测标记的蛋白通过免疫测定或层析检测定量，所述可检测标记的蛋白例如放射性标记的(例如32p、35S、14C或3H)、荧光标记的(例如FITC)或酶标记的ActRIIB多肽或其结合蛋白。
在某些实施方案中，本发明设想了荧光偏振测定和荧光共振能量转移(FRET)测定在直接或间接测量ActRIIB多肽与其结合蛋白之间的相互作用程度方面的应用。此外，其它的检测模式，诸如基于光波导的那些(PCT公布号WO 96/26432和美国专利号5,677,196)、表面等离子体共振(SPR)、表面电荷传感器以及表面受力传感器，都与本发明的许多实施方案相一致。
此外，本发明设想了相互作用陷阱测定(也被叫做“双杂交方法”)以鉴定破坏或加强ActRIIB多肽与其结合蛋白之间的相互作用的药物的应用。参见例如美国专利号5,283,317；Zervos等(1993)Cell72：223-232；Madura等(1993)J Biol Chem 268：12046-12054；Bartel等(1993)Biotechniques 14：920-924；以及Iwabuchi等(1993)Oncogene8：1693-1696。在具体的实施方案中，本发明设想了反向双杂交系统鉴定解离ActRIIB多肽与其结合蛋白之间的相互作用的化合物(例如小分子或肽)的应用。参见例如Vidal和Legrain，(1999)Nucleic Acids Res27：919-29；Vidal和Legrain，(1999)Trends Biotechnol 17：374-81；以及美国专利号5,525,490；5,955,280；和5,965,368。
在某些实施方案中，本发明目标化合物通过其与本发明的ActRIIB多肽相互作用的能力来鉴定。所述化合物与ActRIIB多肽之间的相互作用可以是共价的或非共价的。例如，这种相互作用可以采用体内生物化学方法在蛋白水平上鉴定，所述生物化学方法包括光交联、放射性同位素标记的配体结合以及亲和层析(Jakoby WB等，1974，Methods in Enzymology 46：1)。在某些情况下，所述化合物可以基于某种机制的测定筛选，所述测定诸如检测结合ActRIIB多肽的化合物的测定。这可包括固相或液相结合事件。或者，编码ActRIIB多肽的基因可用报告体系统(例如β半乳糖苷酶、荧光素酶或绿色荧光蛋白)转染入细胞中，并优选地通过高通量筛选来筛选文库，或用文库中的各个成员来筛选。可以使用基于其它机制的结合测定，例如检测自由能变化的结合测定。结合测定可用固定至孔、珠或芯片的靶或被固定化抗体捕获的靶或被毛细管电泳分离的靶进行。通常可采用比色法或荧光或表面等离子体共振检测结合的化合物。
在某些方面，本发明提供了刺激肌肉生长和增加肌肉质量的方法和药物，例如通过ActRIIB多肽和/或ActRIIB配体的拮抗功能。因此，可在全细胞或组织中在体外或体内测试所鉴定的任何化合物，以证实其调节肌肉生长的能力。本领域已知的多种方法可用于此目的。例如，实施本发明的方法，使得经由以结合ActRIIB配体(例如GDF8)而被活化的ActRIIB蛋白的信号转导已被降低或抑制。要认识到的是，生物体的肌肉组织的生长应导致生物体的肌肉质量与其中经由ActRIIB蛋白的信号转导没有被如此影响的对应生物体(或生物群体)的肌肉质量相比增加。
例如，可通过检测与肌源性细胞的增殖相关的Pax-3和Myf-5的基因表达，以及与肌肉分化相关的MyoD的基因表达(例如Amthor等，Dev Biol.2002，251：241-57)，确定ActRIIB多肽或测试化合物对肌肉细胞生长/增殖的作用。已知GDF8下调Pax-3和Myf-5的基因表达，并阻止MyoD的基因表达。预期ActRIIB多肽或测试化合物拮抗GDF8的该活性。细胞型测定的另一个实例包括检测成肌细胞如C(2)C(12)成肌细胞在ActRIIB多肽或测试化合物存在下的增殖(例如Thomas等，J Biol Chem.2000，275：40235-43)。
本发明还设想了检测肌肉质量和力量的体内测定。例如，Whittemore等(Biochem Biophys Res Commun.2003，300：965-71)公开了检测小鼠中增加的骨骼肌质量和增加的握力的方法。任选地，该方法可用于确定测试化合物(例如ActRIIB多肽)对肌肉疾病或病症的疗效，所述肌肉疾病或病症例如其中肌肉质量是限制性的那些疾病。
在某些方面，本发明提供调节(刺激或抑制)骨形成和增加骨质量的方法和药物。因此，可以在完整细胞或组织中在体外或体内测试所鉴定的任何化合物，以证实它们调节骨或软骨生长的能力。本领域已知的多种方法可用于该目的。
例如，ActRIIB多肽或测试化合物对骨或软骨生长的作用可通过在细胞型测定中检测Msx2诱导或骨祖细胞分化为成骨细胞确定(参见例如Daluiski等，Nat Genet.2001，27(1)：84-8；Hino等，Front Biosci.2004，9：1520-9)。细胞型测定的另一个实例包括分析目标ActRIIB多肽和测试化合物在间质祖细胞和成骨细胞中的成骨活性。举例说明，构建表达ActRIIB多肽的重组腺病毒，以感染多能间质祖细胞C3H10T1/2细胞、前成骨细胞C2Cl2细胞和成骨细胞TE-85细胞。然后通过测量碱性磷酸酶、骨钙素以及基质矿化的诱导确定成骨活性(参见例如Cheng等，J bone Joint Surg Am.2003，85-A(8)：1544-52)。
本发明还设想了检测骨或软骨生长的体内测定。例如，Namkung-Matthai等，Bone，28：80-86(2001)公开了一种大鼠骨质疏松症模型，其中研究了在骨折后早期过程中的骨修复。Kubo等，SteroidBiochemistry&Molecular Biology，68：197-202(1999)也公开了一种大鼠骨质疏松症模型，其中研究了在骨折后后期过程中的骨修复。这些参考文献中关于骨质疏松性骨折研究的大鼠模型的公开内容整体通过引用结合到本文中。在某些方面，本发明利用了本领域已知的骨折治愈测定。这些测定包括骨折术、组织学分析和生物力学分析，其描述于例如美国专利号6,521,750，该专利关于引起以及检测骨折程度的实验方案和修复过程的公开内容整体通过引用结合到本文中。
在某些方面，本发明提供控制体重增加和肥胖的方法和药物。在细胞水平上，脂肪细胞增殖和分化对肥胖发展是关键的，其导致产生额外的脂肪细胞。因此，可以在完整细胞或组织中通过检测脂肪细胞增殖或分化在体外或体内测试所鉴定的任何化合物，以证实它们调节脂肪生成的能力。本领域已知的多种方法可用于该目的。例如，ActRIIB多肽(例如可溶性ActRIIB多肽)或测试化合物对脂肪生成的作用可通过在细胞型测定中检测3T3-L1前脂肪细胞分化为成熟脂肪细胞来确定，例如通过观察在油红O染色囊泡中的三酰甘油的累积和通过某些脂肪细胞标记如FABP(aP2/422)和PPARγ的出现。参见例如Reusch等，2000，Mol Cell Biol.20：1008-20；Deng等，2000，Endocrinology.141：2370-6；Bell等，2000，Obes Res.8：249-54。细胞型测定的另一个实例包括分析ActRIIB多肽和测试化合物在脂肪细胞或脂肪细胞前体细胞(例如3T3-L1细胞)增殖中的作用，例如通过监测溴脱氧尿苷(BrdU)-阳性细胞。参见例如Pico等，1998，Mol Cell Biochem.189：1-7；Masuno等，2003，Toxicol Sci.75：314-20。
要理解的是，本发明的筛选测定不仅适用于本发明目标ActRIIB多肽和ActRIIB多肽变体，而且适用于任何测试化合物，包括ActRIIB多肽的激动剂和拮抗剂。此外，这些筛选测定可用于药物靶鉴定和质量控制目的。
6.示例性治疗应用
在某些实施方案中，本发明的组合物(例如ActRIIB多肽)可用于治疗或预防与ActRIIB多肽和/或ActRIIB配体(例如GDF8)的异常活性相关的疾病或病症。这些疾病、障碍或病症在本文一般被称为“ActRITB相关病症”。在某些实施方案中，本发明提供通过给予其需要的个体治疗有效量的上述ActRIIB多肽治疗或预防所述个体的方法。这些方法尤其针对动物(更具体地说是人)的治疗性治疗和预防性治疗。
本文所用的“预防”疾病或病症的治疗药物是指这样的化合物：在统计学样本中，相对于未治疗的对照样本，减少治疗样本中的疾病或病症的发生，或者相对于未治疗的对照样本，延迟所述疾病或病症的一种或多种症状的出现或减轻这些症状的严重程度的化合物。本文所用的术语“治疗”包括预防指定的病症或者在病症发生后改善或消除病症。
ActRIIB/ActRIIB配体复合物在组织生长以及早期发育过程(例如多种结构的正确形成)或一种或多种发育后能力(包括性发育、垂体激素产生以及骨和软骨的产生)中起必需的作用。因此，ActRIIB-相关的病症包括异常的组织生长和发育缺陷。另外，ActRIIB相关的病症包括但不限于细胞生长和分化的病症，例如炎症、变态反应、自身免疫性疾病、感染性疾病和肿瘤。
示例性的ActRIIB相关病症包括神经肌肉疾病(例如肌营养不良和肌肉萎缩)、充血性阻塞性肺病(congestive obstructive pulmonarydisease)(和与COPD相关的肌肉消耗(muscle wasting))、肌肉消耗综合征、骨骼肌减少症、恶病质、脂肪组织疾病(例如肥胖)、2型糖尿病和骨退化疾病(例如骨质疏松症)。其它示例性的ActRIIB相关病症包括肌肉退化性疾病和神经肌肉疾病、组织修复(例如伤口愈合)、神经退化性疾病(例如肌萎缩性侧索硬化)、免疫疾病(例如与淋巴细胞的异常增殖或功能相关的疾病)，以及与脂肪细胞的异常增殖相关的肥胖或障碍。
在某些实施方案中，本发明的组合物(例如可溶性ActRIIB多肽)用作肌营养不良治疗的一部分。术语“肌营养不良”是指一组退化性肌肉疾病，其特征在于骨骼肌逐渐弱化和退化和有时心脏和呼吸肌肉退化。肌营养不良是遗传性疾病，其特征在于以肌肉的显微变化开始的渐进性肌肉消耗和弱化。由于肌肉随着时间推移退化，所以人的肌力衰退。可以用包括本发明目标ActRIIB多肽的方案治疗的示例性肌营养不良包括：Duchenne肌营养不良(DMD)、Becker肌营养不良(BMD)、Emery-Dreifuss肌营养不良(EDMD)、Limb-Girdle肌营养不良(LGMD)、面肩肱肌营养不良(FSH或FSHD)(也称为Landouzy-Dejerine)、肌强直性营养不良(MMD)(也称为Steinert氏病)、眼咽肌营养不良(OPMD)、末梢肌营养不良(DD)、先天性肌营养不良(CMD)。
Duchenne肌营养不良(DMD)首先由法国神经学家GuillaumeBenjamin Amand Duchenne在19世纪60年代描述。Becker肌营养不良(BMD)在德国医生Peter Emil Becker于20世纪50年代首先描述了该DMD变体之后被命名。DMD是男性中最常见的遗传疾病之一，侵袭1/3,500的男孩。DMD在位于X染色体短臂的肌养蛋白基因被破坏时发生。因为男性仅携带1个拷贝的X染色体，所以他们仅具有1个拷贝的肌养蛋白基因。在没有肌养蛋白的情况下，肌肉容易在收缩和松弛的循环过程中被损伤。尽管在疾病早期肌肉通过再生补偿，但稍后肌肉祖细胞不能跟上正在发展的损伤，健康的肌肉被非功能性的纤维-脂肪组织替代。
BMD的产生原因在于肌养蛋白基因的不同突变。BMD患者具有一些肌养蛋白，但其量不足或质量问题。具有一些肌养蛋白保护BMD患者肌肉的退化程度或速度轻于或慢于DMD患者。
例如，最近的研究证实，在体内封闭或消除GDF8(ActRIIB配体)的功能至少可以有效治疗DMD和BMD患者的某些症状。因此，目标ActRIIB多肽可以用作GDF8抑制剂(拮抗剂)，并在DMD和BMD患者体内构成了阻断GDF8和/或ActRIIB功能的替代方法。该方法得到本文所示数据的证实和支持，由此表明ActRIIB-Fc蛋白在肌营养不良小鼠模型中增加肌肉质量。
类似地，本发明ActRIIB多肽提供在需要肌肉增长的其它疾病中增加肌肉质量的有效方法。例如，又称为Lou Gehrig病的ALS(运动神经元病)是一种慢性的、不能治愈的且不可终止的CNS疾病，其侵袭联系大脑和骨骼肌的CNS组件-运动神经元。在ALS中，运动神经元退化并最终死亡，尽管人的大脑通常保持完整的功能和警觉，但要传递的命令再也不能到达肌肉。大部分患ALS的人在40岁至70岁之间。首先变弱的运动神经元是通向臂或腿的运动神经元。ALS患者可能行走困难，他们可能跌落东西、摔倒、讲话含混不清以及不受控地笑或哭。最终肢体肌肉由于不用而开始萎缩。这种肌肉弱化将使人变得虚弱，人将需要轮椅或不能离开床活动。大部分ALS患者由于呼吸衰竭或者呼吸器辅助并发症(如肺炎)而在发病后3-5年内死亡。该方法得到本文所示的数据证实和支持，由此表明ActRIIB-Fc蛋白改善ALS小鼠模型的外观、肌肉质量和寿命。
ActRIIB多肽诱导的肌肉质量增加还可能使罹患肌肉消耗性病的患者受益。Gonzalez-Cadavid等(出处同上)报道，GDF8表达与人类的无脂肪质量负相关，GDF8基因表达的增加与患有AIDS消耗综合征的男性的体重下降相关。通过抑制AIDS患者的GDF8功能，至少某些AIDS症状即便未被完全消除也可被减轻，由此显著改善AIDS患者的生命质量。
因为GDF8(ActRIIB配体)功能的丧失还与营养摄取没有减少的情况下的脂肪损失相关(Zimmers等，出处同上；McPherron和Lee，出处同上)，所以目标ActRIIB多肽可进一步用作减慢或阻止肥胖和II型糖尿病发展的治疗药物。该方法得到本文所示数据的证实和支持，由此表明ActRIIB-Fc蛋白改善肥胖小鼠的代谢状态。
癌症性厌食-恶病质综合征是癌症最使人虚弱和威胁生命的并发症。在癌症性厌食-恶病质综合征中渐进性的体重下降是许多癌症类型的共有特征，不仅引起生活质量下降、对化疗的反应性差，而且发现存活时间比具有相仿的肿瘤而没有体重下降的患者的存活时间短。与厌食、脂肪和肌肉组织消耗、精神痛苦和生活质量较低相关的恶病质由癌症和宿主之间的复杂的相互作用产生，是癌症患者最常见的死因之一，在80％的癌症死亡患者存在。其是影响蛋白、碳水化合物和脂肪代谢的代谢混乱的一个复杂实例。肿瘤产生直接的和间接的机体异常，导致厌食和体重下降。目前，没有控制或逆转该过程的治疗。癌症性厌食-恶病质综合征影响细胞因子产生、脂质代谢因子和蛋白水解诱导因子的释放以及中间代谢的改变。尽管厌食是常见的，但仅仅食物摄取降低不能解释在癌症患者中观察到的机体组成改变，且增加营养摄取不能逆转消耗综合征。如果在6个月内发生非自愿的体重下降大于发病前体重的5％，则怀疑癌症患者存在恶病质。
因为发现成年小鼠的GDF8系统性过表达诱导类似于在人恶病质综合征中观察到的严重肌肉和脂肪损失(Zimmers等，出处同上)，所以本发明目标ActRIIB多肽作为药物组合物可有益地用于预防、治疗或减轻其中需要肌肉生长的恶病质综合征的症状。
在其它实施方案中，本发明提供诱导骨和/或软骨形成、预防骨损失、增加骨矿化或预防骨去矿化的方法。例如，本发明鉴定的目标ActRIIB多肽和化合物适用于治疗人和其它动物的骨质疏松症以及治愈骨折和软骨缺陷。ActRIIB多肽可作为对抗骨质疏松症发展的保护性检测，用于诊断患有亚临床低骨密度的患者。
在一个具体的实施方案中，本发明的方法和组合物可以在医疗方面用于治愈人和其它动物的骨折和软骨缺陷。目标方法和组合物还可以对封闭性以及开放性骨折复位以及改善的人工关节固定具有预防性用途。由骨生成剂诱导的重新骨形成有助于修复先天性的、外伤诱导的或肿瘤切除诱导的颅面缺陷，并也可用于美容整形手术。此外，本发明的方法和组合物可用于治疗牙周疾病和其它牙齿修复过程。在某些情况中，目标ActRIIB多肽可以提供吸引骨形成细胞的环境、刺激骨形成细胞的生长或诱导骨形成细胞的祖细胞的分化。本发明的ActRIIB多肽还可用于治疗骨质疏松症。此外，ActRIIB多肽可用于软骨缺陷修复和预防/逆转骨关节炎。
在另一个具体的实施方案中，本发明提供用于修复骨折以及与软骨和/或骨缺陷或牙周病相关的其它病症的治疗方法和组合物。本发明进一步提供用于伤口愈合和组织修复的治疗方法和组合物。伤口类型包括但不限于烧伤、切口和溃疡。参见例如PCT公布号WO84/01106。这样的组合物包含治疗有效量的至少一种本发明的ActRIIB多肽，其与药学上可接受的溶媒、载体或基质混合在一起。
在另一个具体的实施方案中，本发明的方法和组合物可应用于引起骨丢失的病症，例如骨质疏松症、甲状旁腺功能亢进、库欣病(Cushing′s disease)、甲状腺毒症、慢性腹泻状态或吸收不良、肾小管酸中毒或神经性厌食。许多人都知道，女性、低体重和以久坐生活方式为主是骨质疏松症的风险因子(骨矿物质密度下降，导致骨折风险)。然而，骨质疏松症还可能是长期使用某些药物引起的。由药物或另一种医疗状况产生的骨质疏松症被称为继发性骨质疏松症。在一种叫库欣病的病症中，身体所产生的过量皮质醇导致骨质疏松和骨折。与继发性骨质疏松症相关的最常见药物是糖皮质激素，这是一类像皮质醇一样起作用的药物，皮质醇是一种由肾上腺天然产生的激素。尽管甲状腺激素(其由甲状腺产生)的适当水平是骨骼发育所必须的，但过量的甲状腺激素可随着时间推移降低骨质量。当肾脏有问题的人(特别是经受透析的那些人)摄入高剂量的含铝抗酸剂时，含铝抗酸剂可导致骨丢失。其它的可导致继发性骨质疏松症的药物包括用于预防癫痫的苯妥英(Dilantin)和巴比妥酸盐；甲氨喋呤(Rheumatrex，Immunex，Folex PFS)，其为某些形式的关节炎、癌症或免疫疾病的药物；环孢毒素(Sandimmune，Neoral)，其为用于治疗一些自身免疫病和抑制器官移植患者免疫系统的药物；促黄体激素释放激素激动剂(Lupron，Zoladex)，其用于治疗前列腺癌和子宫内膜异位症；肝素(Calciparine，Liquaemin)，它是一种抗凝血药物；以及消胆胺(Questran)和考来替泼(Colestid)，它们用于治疗高胆固醇。牙周病引起骨丢失，因为我们口腔中的这些有害细菌迫使我们的身体防御它们。细菌在齿龈线下产生毒素和酶，引起慢性感染。
在进一步的实施方案中，本发明提供用于治疗与异常的或不需要的骨生长相关的疾病或障碍的方法和治疗药物。例如，患有称为进行性骨化性肌炎(FOP)的疾病的患者生长出异常的“第二骨架”，其阻碍任何移动。另外，异常骨生长可以在髋关节置换术后发生，并因此破坏手术结果。这是病理性骨生长和其中目标方法和组合物可能在治疗上有用的情况的更常见实例。同样的方法和组合物还可以用于治疗其它形式的异常骨生长(例如在外伤、烧伤或脊髓伤害后的骨的病理生长)，并可用于治疗或预防与在转移性前列腺癌或骨肉瘤方面观察到的异常骨生长相关的不良病症。这些治疗药物的实例包括但不限于拮抗ActRIIB配体功能的ActRIIB多肽(例如BMP7)、破坏ActRIIB与其配体(例如BMP7)之间的相互作用的化合物以及特异性结合ActRIIB受体的抗体，使得ActRIIB配体(例如BMP7)不能结合ActRIIB受体。
在另一个实施方案中，本发明提供调节动物的体脂肪含量的组合物和方法，以及治疗或预防与体脂肪含量相关的病症(尤其是与体脂肪含量相关的损害健康的疾病)的组合物和方法。按照本发明，调节(控制)体重可以指降低或增加体重、降低或增加体重增加速率，或者增加或降低体重损失速率，且还包括积极保持或不显著改变体重(例如抗外部或内部影响，要不然这些影响可能增加或降低体重)。本发明的一个实施方案涉及通过给予其需要的动物(例如人)ActRIIB多肽调节体重。
在一个具体的实施方案中，本发明涉及减轻动物体重和/或减小体重增加的方法和化合物，更具体地说，涉及在有肥胖风险或罹患肥胖的患者中治疗或改善肥胖的方法和化合物。在另一个具体的实施方案中，本发明涉及治疗不能增加或保持体重的动物(例如患有消耗综合征的动物)的方法和化合物。这类方法有效增加体重和/或质量，或降低重量和/或质量损失，或改善与不良的低(例如不健康的)体重和/或质量相关的或由其引起的病症。
在实施例中描述了可以用ActRIIB蛋白治疗的其它疾病，包括高胆固醇。
7.药物组合物
在某些实施方案中，本发明的化合物(例如ActRIIB多肽)与药学上可接受的载体一起配制。例如，ActRIIB多肽可单独给予，或作为药物制剂(治疗组合物)的组分给予。可配制本发明目标化合物，以用于人类或兽医的任何便利途径给药。
在某些实施方案中，本发明的治疗方法包括局部、系统给予所述组合物，或者作为植入物或装置局部给予所述组合物。给予时，用于本发明的治疗组合物理所当然是无热原的、生理学上可接受的形式。此外，所述组合物可能需要被囊化或以粘性形式注射，用以传递至靶组织位点(例如骨、软骨、肌肉、脂肪或神经元)，例如具有组织损伤的部位。局部给药可能适于伤口愈合和组织修复。非ActRIIB多肽的治疗上有用的药物也可以任选地包括在上述组合物中，备选地或额外地，可以在本发明的方法中与目标化合物(例如ActRIIB多肽)同时或序贯给予。
在某些实施方案中，本发明的组合物可以包括能够将一种或多种治疗化合物(例如ActRIIB多肽)传递至靶组织位置的基质，为发育中的组织提供一种结构，并且最好能被再吸收入体内。例如，基质可提供ActRIIB多肽的缓慢释放。这样的基质可由现有的用于其它植入医学应用的物质形成。
基质材料的选择基于生物适应度、生物降解能力、机械特性、美观以及界面特性。目标组合物的特定应用将确定适宜的配方。潜在的用于组合物的基质是生物可降解的以及化学上明确的硫酸钙、磷酸三钙、羟基磷灰石、聚乳酸以及聚酸酐。其它潜在的物质是生物可降解的并且生物学上非常清楚的，诸如骨或真皮胶原。其它基质包括纯蛋白或胞外基质成分。其它潜在的基质是非生物可降解的以及化学上清楚的，诸如烧结的羟基磷灰石、生物玻璃、铝酸盐或其它陶瓷。基质可由上面所提到的任何类型的物质的组合(诸如聚乳酸和羟基磷灰石或胶原和磷酸三钙)组成。生物陶瓷可在组成(诸如钙-铝-磷酸)和加工方面改变，以改变孔径大小、颗粒大小、颗粒形状和生物降解能力。
在某些实施方案中，本发明的方法可以下列形式口服给予，例如胶囊剂、扁囊剂、丸剂、片剂、糖锭剂(采用调味基质，通常是蔗糖和阿拉伯树胶或黄芪胶)、粉剂、颗粒剂、水性或非水性液体的溶液剂或混悬剂、水包油或油包水的液体乳剂、酏剂或糖浆剂、锭剂(采用惰性基质，诸如明胶和甘油，或蔗糖和阿拉伯树胶)和/或漱口剂等，每种上述剂型都包含预定量的药物作为活性成分。药物也可以大丸剂、干药糖剂或糊剂给予。
在口服给药的固体剂型(胶囊剂、片剂、丸剂、糖衣丸、粉剂、颗粒剂等)中，本发明的一种或多种治疗化合物可与一种或多种药学上可接受的载体(诸如柠檬酸钠或磷酸二钙)和/或以下任何物质混合：(1)填充剂或稀释剂，诸如淀粉、乳糖、蔗糖、葡萄糖、甘露醇和/或硅酸；(2)粘合剂，例如羧甲基纤维素、藻酸盐、明胶、聚乙烯吡咯烷酮、蔗糖和/或阿拉伯树胶；(3)保湿剂，诸如甘油；(4)崩解剂，诸如琼脂、碳酸钙、马铃薯淀粉或木薯淀粉、褐藻酸、某些硅酸盐和碳酸钠；(5)溶液阻滞剂，诸如石蜡；(6)吸收促进剂，诸如季铵化合物；(7)润湿剂，例如十六醇以及甘油单硬脂酸酯；(8)吸收剂，诸如高岭土和膨润土；(9)润滑剂，诸如滑石、硬脂酸钙、硬脂酸镁、固体聚乙二醇、十二烷基硫酸钠及其混合物；和(10)着色剂。对于胶囊剂、片剂和丸剂，药物组合物还可以包含缓冲剂。相似类型的固体组合物也可以在使用诸如乳糖或奶糖以及高分子量聚乙二醇等赋形剂的软填充以及硬填充明胶胶囊中用作填充剂。
用于口服给药的液体剂型包括药学上可接受的乳液、微乳液、溶液、混悬液、糖浆和酏剂。除活性成分外，液体剂型还可以包含本领域常用的惰性稀释剂(诸如水或其它溶剂)、助溶剂和乳化剂(诸如乙醇、异丙醇、碳酸乙酯、乙酸乙酯、苯甲醇、苯甲酸苄酯、丙二醇、1，3-丁二醇)、油类(具体地说，棉籽油、落花生油、玉米油、胚芽油、橄榄油、蓖麻油和芝麻油)、甘油、四氢呋喃甲醇、聚乙二醇和山梨聚糖脂肪酸酯及其混合物。除惰性稀释剂外，口服组合物还可以包括诸如润湿剂、乳化剂和悬浮剂、甜味剂、香料、着色剂、加香剂和防腐剂的助剂。
除了活性化合物外，混悬剂还可以包含诸如乙氧基异硬脂酰醇、聚氧乙烯山梨醇和山梨聚糖酯、微晶纤维素、偏氢氧化铝(aluminummetahydroxide)、膨润土、琼脂和黄芪胶及其混合物的助悬剂。
本文公开的某些组合物可局部给予至皮肤或粘膜。局部制剂可进一步包括已知有效作为皮肤或角质层穿透增强剂的众多物质中的一种或多种。这些物质的实例为2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、丙二醇、甲醇或异丙醇、二甲基亚砜和氮酮。可进一步包括其它的物质，以制备外观上可接受的制剂。这些物质的实例为脂肪、蜡、油类、染料、芳香剂、防腐剂、稳定剂和表面活性剂。还可以包括例如本领域已知的角质软化剂。实例是水杨酸和硫。
用于局部或透皮给予的剂型包括粉剂、喷雾剂、软膏剂、糊剂、乳膏剂、洗剂、凝胶剂、溶液剂、贴剂和吸入剂。活性化合物可在无菌条件下与药学上可接受的载体混合，并与可能需要的任何防腐剂、缓冲剂或推进剂混合。除了本发明的目标化合物(例如ActRIIB多肽)之外，软膏剂、糊剂、乳膏剂和凝胶剂还可以包含赋形剂，例如动物和植物脂肪、油类、蜡、石蜡、淀粉、黄芪胶、纤维素衍生物、聚乙二醇、硅酮、膨润土、硅酸、滑石和氧化锌或其混合物。
除了目标化合物之外，粉剂和喷雾剂还可以包含赋形剂，例如乳糖、滑石、硅酸、氢氧化铝、硅酸钙和聚酰胺粉末，或者这些物质的混合物。喷雾剂可另外含有常规的推进剂，例如氯氟烃和挥发性的未取代烃，例如丁烷和丙烷。
在某些实施方案中，适于胃肠外给予的药物组合物可以包含一种或多种ActRIIB多肽连同一种或多种药学上可接受的无菌等渗的水溶液或非水溶液、分散液、混悬液或乳浊液，或者可以在临用前重配为无菌注射溶液或分散液的无菌粉末，其可以含有抗氧化剂、缓冲剂、抑菌剂、使制剂与预期受体的血液等渗的溶质物、或混悬剂或增稠剂。可用于本发明的药物组合物的适宜的水性载体和非水性载体的实例包括水、乙醇、多元醇(例如甘油、丙二醇、聚乙二醇等)及其适宜的混合物、植物油，例如橄榄油，和可注射的有机酯，例如油酸乙酯。可使用包衣材料(例如卵磷脂)，或者对于分散剂保持所需的颗粒大小，以及使用表面活性剂，可以保持适宜的流动性。
本发明的组合物还可以包含助剂，诸如防腐剂、润湿剂、乳化剂和分散剂。可纳入各种抗细菌药和抗真菌药(例如对羟基苯甲酸、氯丁醇、山梨酸苯酚等)确保防止微生物活动。还有可能需要将等渗剂(诸如糖、氯化钠等)纳入组合物中。此外，可注射药物形式的延长吸收可通过包含延迟吸收剂如单硬脂酸铝和明胶实现。
要理解的是，给药方案将由主治医师考虑多种改变本发明的目标化合物(例如ActRIIB多肽)的作用的因素确定。多种因素将取决于要治疗的疾病。就肌肉疾病而言，因素可以包括但不限于需要形成的肌肉质量的量、最受疾病影响的肌肉、退化肌肉的情况、患者的年龄、性别和膳食、给药时间和其它临床因素。向最终的组合物加入其它已知的生长因子也可以影响剂量。可以通过定期评价肌肉生长和/或修复，例如通过力量测试、MRI评价肌肉尺寸和分析肌肉活检品，来监测发展。
在本发明的某些实施方案中，可以一起(同时)或于不同时间(序贯或重叠)给予一种或多种ActRIIB多肽。另外，ActRIIB多肽可以与一类治疗药物一起给予，例如软骨诱导剂、骨诱导剂、肌肉诱导剂、脂肪诱导剂或神经元诱导剂。两类化合物可以同时或于不同时间给予。预期本发明的ActRIIB多肽可以和另一种治疗药物配合或者可能协同地起作用。
在具体的实例中，已描述了多种成骨性、软骨诱导性和骨诱导性因子，尤其是二膦酸盐。参见例如欧洲专利申请号148,155和169,016。例如，可以与目标ActRIIB多肽组合的其它因子包括多种生长因子，例如表皮生长因子(EGF)、血小板衍生生长因子(PDGF)、转化生长因子(TGF-α和TGF-β)和胰岛素样生长因子(IGF)。
在某些实施方案中，本发明还提供了体内产生ActRIIB多肽的基因疗法。这样的疗法通过在患有以上所列疾病的细胞或组织中引入ActRIIB多核苷酸序列会达到其疗效。ActRIIB多核苷酸序列的递送可使用重组表达载体如嵌合病毒或胶体分散系统完成。对ActRIIB多核苷酸序列的治疗性递送优选使用靶向脂质体。
本文所教导的可用于基因治疗的多种病毒载体包括腺病毒、疱疹病毒、牛痘，或优选RNA病毒，诸如逆转录病毒。优选地，逆转录病毒载体是鼠或鸟类逆转录病毒的衍生物。可插入单个外源基因的逆转录病毒载体的实例包括但不限于：莫洛尼小鼠白血病病毒(MoMuLV)、哈维鼠肉瘤病毒(HaMuSV)、鼠乳腺肿瘤病毒(MuMTV)以及劳斯肉瘤病毒(RSV)。大量其它的逆转录病毒载体可掺入多个基因。所有这些载体都可以转移或掺入选择性标记基因，使得可鉴定和产生转导细胞。逆转录病毒载体可通过粘附例如糖、糖脂或蛋白质而形成靶特异性的载体。优选的靶向通过使用抗体完成。本领域技术人员将意识到，可以将特异性的多核苷酸序列插入到逆转录病毒基因组中，或粘附至病毒包膜蛋白，以允许包含ActRIIB多核苷酸的逆转录病毒载体的靶特异性递送。在一个优选的实施方案中，所述载体被靶向骨、软骨、肌肉或神经元细胞/组织。
或者，可通过常规磷酸钙转染以编码逆转录病毒结构基因gag、pol和env的质粒直接转染组织培养细胞。然后以包含目标基因的载体质粒转染这些细胞。所获细胞将逆转录病毒载体释放至培养基中。
用于ActRIIB多核苷酸的另一个靶向传递系统是胶体分散系统。胶体分散系统包括大分子复合物、纳米胶囊、微球体、珠子和脂质体型系统，包括水包油乳剂、胶束、混合胶束和脂质体。本发明的优选胶体系统是脂质体。脂质体是人工膜囊泡，其可在体外和体内用作传递载体。RNA、DNA和完整病毒体可囊化在水性内部中，并以生物活性形式传递至细胞(参见例如Fraley等，Trends Biochem.Sci.，6：77，1981)。采用脂质体载体进行有效基因转移的方法是本领域众所周知的，参见例如Mannino，等，Biotechniques，6：682，1988。脂质体组合物通常是磷脂的组合，通常与类固醇、特别是胆固醇组合。也可以使用其它的磷脂或其它脂质。脂质体的物理特性取决于pH、离子强度以及二价阳离子的存在情况。
可用于脂质体生产的脂质的实例包括磷脂酰化合物，诸如磷脂酰甘油、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰乙醇胺、鞘脂类、脑苷脂类和神经节苷脂类。示例性的磷脂包括蛋磷脂酰胆碱、二棕榈酰磷脂酰胆碱和二硬脂酰磷脂酰胆碱。脂质体的靶向也可能基于例如器官特异性、细胞特异性和细胞器特异性，且是本领域已知的。
实施例
现在一般性描述本发明，参照下述实施例将更容易理解本发明，纳入所述实施例仅仅为了阐述某些实施方案和本发明的实施方案，无意限制本发明。
实施例1.产生ActRIIb-Fc融合蛋白
申请人构建了具有融合至人或小鼠Fc结构域的人ActRIIb的胞外结构域的可溶性ActRIIb融合蛋白，两者间有最小限度的接头(3个甘氨酸氨基酸)。构建体分别被称为ActRIIb-hFc和ActRIIb-mFc。
下文显示了由CHO细胞系纯化的ActRIIb-hFc(SEQ ID NO：5)：GRGEAETRECIYYNANWELERTNQSGLERCEGEQDKRLHCYASWRNSSGTIELVKKGCWLDDFNCYDRQECVATEENPQVYFCCCEGNFCNERFTHLPEAGGPEVTYEPPPTAPTG GGTHTCPPCPAPELLGGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVKFNWYV DGVEVHNAKTKPREEQYNSTYRVVSVLTVLHQDWLNGKEYKCKVSNKALPVPIEKTIS KAKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPP VLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGK
ActRIIb-hFc和ActRIIb-mFc蛋白在CHO细胞系中表达。考虑了三种不同的前导序列：
(i)蜜蜂蜂毒肽(HBML)：MKFLVNVALVFMVVYISYIYA(SEQ IDNO：7)
(ii)组织型纤溶酶原激活物(TPA)：MDAMKRGLCCVLLLCGAVFVSP(SEQ ID NO：8)
(iii)天然的：MGAAAKLAFAVFLISCSSGA(SEQ ID NO：9)。
所选择的形式采用TPA前导序列，并具有以下的未被加工的氨基酸序列：
MDAMKRGLCCVLLLCGAVFVSPGASGRGEAETRECIYYNANWELERTNQSGLERCEGEQDKRLHCYASWRNSSGTTELVKKGCWLDDFNCYDRQECVATEENPQVYFCCCEGNFCNERFTHLPEAGGPEVTYEPPPTAPTGGGTHTCPPCPAPELLGGPSVFLFPPKPKDTLMIS RTPEVTCVVVDVSHEDPEVKFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQYNSTYRVVSVLTVLHQ DWLNGKEYKCKVSNKALPVPIEKTISKAKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVK GFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPVLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVM HEALHNHYTQKSLSLSPGK
该多肽由以下的核酸序列(SEQ ID NO：10)编码：
A TGGATGCAAT GAAGAGAGGG CTCTGCTGTG TGCTGCTGCT GTGTGGAGCA GTCTTCGTTTCGCCCGGCGC CTCTGGGCGT GGGGAGGCTG AGACACGGGA GTGCATCTAC TACAACGCCAACTGGGAGCT GGAGCGCACC AACCAGAGCG GCCTGGAGCG CTGCGAAGGC GAGCAGGACAAGCGGCTGCA CTGCTACGCC TCCTGGCGCA ACAGCTCTGG CACCATCGAG CTCGTGAAGAAGGGCTGCTG GCTAGATGAC TTCAACTGCT ACGATAGGCA GGAGTGTGTG GCCACTGAGGAGAACCCCCA GGTGTACTTC TGCTGCTGTG AAGGCAACTT CTGCAACGAG CGCTTCACTCATTTGCCAGA GGCTGGGGGC CCGGAAGTCA CGTACGAGCC ACCCCCGACA GCCCCCACCGGTGGTGGAAC TCACACATGC CCACCGTGCC CAGCACCTGA ACTCCTGGGG GGACCGTCAGTCTTCCTCTT CCCCCCAAAA CCCAAGGACA CCCTCATGAT CTCCCGGACC CCTGAGGTCACATGCGTGGT GGTGGACGTG AGCCACGAAG ACCCTGAGGT CAAGTTCAAC TGGTACGTGGACGGCGTGGA GGTGCATAAT GCCAAGACAA AGCCGCGGGA GGAGCAGTAC AACAGCACGTACCGTGTGGT CAGCGTCCTC ACCGTCCTGC ACCAGGACTG GCTGAATGGC AAGGAGTACAAGTGCAAGGT CTCCAACAAA GCCCTCCCAG TCCCCATCGA GAAAACCATC TCCAAAGCCAAAGGGCAGCC CCGAGAACCA CAGGTGTACA CCCTGCCCCC ATCCCGGGAG GAGATGACCAAGAACCAGGT CAGCCTGACC TGCCTGGTCA AAGGCTTCTA TCCCAGCGAC ATCGCCGTGGAGTGGGAGAG CAATGGGCAG CCGGAGAACA ACTACAAGAC CACGCCTCCC GTGCTGGACTCCGACGGCTC CTTCTTCCTC TATAGCAAGC TCACCGTGGA CAAGAGCAGG TGGCAGCAGGGGAACGTCTT CTCATGCTCC GTGATGCATG AGGCTCTGCA CAACCACTAC ACGCAGAAGAGCCTCTCCCT GTCTCCGGGT AAATGA
CHO-细胞产生的物质的N-末端测序揭示了-GRGEAE主序列(SEQ ID NO：11)。注意，在文献中报告的其它构建体以-SGR...序列开始。
纯化可通过一系列的柱层析步骤达到，包括例如三个或更多个任意顺序的以下步骤：A蛋白层析、Q琼脂糖层析、苯基琼脂糖层析、大小排阻层析和阳离子交换层析。纯化可通过病毒过滤和缓冲液更换完成。
ActRIIb-Fc融合蛋白还在HEK293细胞和COS细胞中表达。尽管来自所有细胞系的物质和合理的培养条件在体内提供具有肌肉构建活性的蛋白，但观察到可能与细胞系选择和/或培养条件相关的效力变化。
实施例2：ActRIIb-Fc突变体的产生
申请人在ActRIIB的胞外结构域中产生了一系列突变，并在胞外ActRIIB和Fc结构域之间产生了为可溶性融合蛋白的这些突变蛋白。背景ActRIIB-Fc融合体具有以下序列(Fc部分加下划线)(SEQ ID NO：12)：
SGRGEAETRECIYYNANWELERTNQSGLERCEGEQDKRLHCYASWRNSSGTIELLVKKGCWLDDFNCYDRQECVATEENPQVYFCCCEGNFCNERFTHLPEAGGPEVTYEPPPTAPTGGGTHTCPPCPAPELLGGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVKFNWY VDGVEVHNAKTKPREEQYNSTYRVVSVLTVLHQDWLNGKEYKCKVSNKALPVPIEKTI SKAKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTP PVLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGK
将多种突变，包括N-和C-末端截短，引入到背景ActRIIB-Fc蛋白中。基于在实施例1中提供的数据，预期这些构建体如果与TPA前导序列一起表达，则将缺失N-末端丝氨酸。通过PCR诱变在ActRIIB胞外结构域中产生突变。在PCR后，通过Qiagen柱纯化片段，用SfoI和AgeI消化，并凝胶纯化。将这些片段连接入表达载体pAID4(参见WO2006/012627)中，使得在连接时其与人IgG1产生融合嵌合体。在转化入大肠杆菌DH5α中时，拣选菌落，并分离DNA。对于鼠构建体(mFc)，鼠IgG2a代替人IgG1。所有的突变体都进行序列确认。
所有的突变体都通过瞬时转染在HEK293T细胞中产生。总之，在500ml旋转器中，使HEK293T细胞以6×105个细胞/ml处于250ml体积中的Freestyle(Invitrogen)培养基中，并过夜生长。第二天，用DNA∶PEI(1∶1)复合物以0.5μg/ml的最终DNA浓度处理这些细胞。在4小时后，加入250ml培养基，培养细胞7天。通过离心细胞收集条件化培养基，并浓缩。
使用多种技术纯化突变体，包括例如A蛋白柱，并以低pH(3.0)甘氨酸缓冲液洗脱。在中和后，用PBS透析洗脱液。
还通过相似的方法在CHO细胞中产生突变体。
以下述的结合测定和/或生物测定测试突变体。在某些情况下，用条件培养基而不是纯化的蛋白进行测定。
实施例2.用于GDF-11和活化素介导的信号转导的生物测定
使用A-204报告基因测定评估ActRIIB-Fc蛋白对经由GDF-11和活化素A的信号转导的作用。细胞系：人横纹肌肉瘤(来源于肌肉)。报告载体：pGL3(CAGA)12(描述于Dennler等，1998，EMBO 17：3091-3100)。参见图5。CAGA12基序存在于TGF-β反应性基因(PAI-1基因)中，所以该载体通常用于经由Smad2和3发信号的因子。
第一天：将A-204细胞分入48孔板中。
第二天：用10μg pGL3(CAGA)12或pGL3(CAGA)12(10μg)+pRLCMV(1μg)和Fugene转染A-204细胞。
第三天：加入因子(稀释入培养基+0.1％BSA中)。抑制剂需要在加至细胞前与因子预温育1小时。6小时后，以PBS冲洗细胞，并裂解细胞。
随后是荧光素酶测定。在没有任何抑制剂时，活化素A显示出10倍刺激的报告基因表达和约2ng/ml的ED50。GDF-11：16倍刺激，ED50：约1.5ng/ml。
ActRIIB(R64，20-134)在该测定中是活化素、GDF-8和GDF-11活性的有效抑制剂。在该测定中还测试了变体。
实施例3.N-末端和C-末端截短的GDF-11抑制
在ActRIIB部分ActRIIB-Fc(R64，20-134)的N-末端和C-末端产生截短，并测试其作为GDF-11和活化素抑制剂的活性。活性示于下文(在条件培养基中检测)：
C-末端ActRIIb-hFc截短：
Figure A20088001124700691
由此可见，在C-末端3个(以...PPT结束)、6个(以...YEP结束)或更多个氨基酸的截短使所述分子的活性降低3倍以上。ActRIIB部分的最终15个氨基酸的截短引起更大的活性损失(参见WO2006/012627)。
在ActRIIb-hFc(R6420-131)蛋白背景中实施氨基末端截短。活性示于下文(在条件培养基中检测)：
N-末端ActRIIb-hFc截短：
Figure A20088001124700692
因此，N-末端的2、3或4个氨基酸的截短导致产生比具有全长胞外结构域的形式更具活性的蛋白。另外的实验表明，5个氨基酸的截短ActRIIb-hFc(R64，25-131)具有等同于未截短形式的活性，在N-末端的进一步缺失继续降解蛋白的活性。因此，最佳的构建体将具有在SEQ ID NO：4的氨基酸133-134之间结束的C-末端和在SEQ IDNO：4的氨基酸22-24开始的N-末端。对应于氨基酸21或25的N-末端将产生类似于ActRIIb-hFc(R64，20-134)构建体的活性。
实施例4.ActRIIb-Fc变体、基于细胞的活性
在如上所述的细胞型测定中测试ActRIIB-Fc蛋白的活性。结果概述于以下的表1。在不同的C-末端截短构建体中测试一些变体。如上所论述的，5个或15个氨基酸的截短引起活性降低。引人注目的是，L79D和L79E变体显示出显著的活化素结合损失，同时几乎保留野生型的GDF-11抑制。
可溶性ActRIIB-Fc结合GDF11和活化素A：
  ActRIIb-Fc变异   ActRIIB部分(对应于SEQ IDNO：4的氨基酸)   GDF11抑制活性   活化素抑制活性
  64R   20-134   +++(约10-8M K1)   +++(约10-8M K1)
  64A   20-134   +(约10-6M K1)   +(约10-6M K1)
  64R   20-129   +++   +++
  64R K74A   20-134   ++++   ++++
  64R A24N   20-134   +++   +++
  64R A24N   20-119   ++   ++
  64R A24N K74A   20-119   +   +
  R64L79P   20-134   +   +
  R64L79P K74A   20-134   +   +
  R64L79D   20-134   +++   +
  R64L79E   20-134   +++   +
  R64K   20-134   +++   +++
  R64K   20-129   +++   +++
  R64P129S P130A   20-134   +++   +++
  R64N   20-134   +   +
+较差的活性(约1×10-6K1)
++中等活性(约1×10-7K1)
+++良好的(野生型)活性(约1×10-8K1)
++++大于野生型活性
已在大鼠中评价了几种变体的血清半衰期。ActRIIB(R6420-134)-Fc具有约70小时的血清半衰期。A ctRIIB(R64A24N20-134)-Fc具有约100-150小时的血清半衰期。A24N变体在细胞型测定(上文)和体内测定(下文)中具有等于野生型分子的活性。外加较长的半衰期，这意味着随着时间推移，A24N变体每单位蛋白将比野生型分子产生更大的作用。
引人注目的是，在79位引入酸性氨基酸(天冬氨酸或谷氨酸)选择性地降低活化素结合，同时保持GDF11/GDF8结合。如下文所述，野生型ActRIIB-Fc蛋白似乎对肌肉之外的组织具有作用，其中一些组织可能是不合需要的。如本文所公开的，预期这些作用涉及由ActRIIB-Fc结合并抑制的多种不同配体，可能包括活化素。初始数据表明，在小鼠中，L79E和L79D变体对非肌肉的组织的作用降低，同时保留它们对肌肉的作用。尽管该类型的变异可被视为ActRIIB变体，但应当指出的是，这些蛋白确实不再用作活化素受体，因此名称“ActRIIB”仅适合作为这些多肽来源的指示。尽管在79位的酸性残基降低活化素结合，同时保留GDF11结合，但在该位置的其它改变不具有该作用。L79A改变相对于GDF11结合增加活化素结合。L79P改变降低活化素结合和GDF11结合这二者。
实施例5.GDF-11和活化素A结合
以BiaCoreTM测定测试某些ActRIIB-Fc蛋白与配体的结合。
使用抗hFc抗体将ActRIIB-Fc变体或野生型蛋白捕获在系统上。注射配体，并使配体流过捕获的受体蛋白。结果概述于下表。
配体结合特异性IIB变体。
Figure A20088001124700711
Figure A20088001124700721
这些数据证实了细胞型测定数据，表明A24N变体保留配体结合活性，该活性类似于ActRIIb-hFc(R6420-134)分子的活性，L79D或L79E分子保留肌肉生长抑制素和GDF11结合，但显示出显著降低的(非定量的)活化素A结合。
如在WO2006/012627中所报道的，使用偶联至装置的配体，并使受体流过偶联配体，已产生和测试了其它变体。下文复制了关于这些变体的数据表：
结合GDF11和活化素A的可溶性ActRIIB-Fc变体(BiaCore测定)
  ActRIIB   ActA   GDF11
  WT(64A)   KD＝1.8e-7M(+)   KD＝2.6e-7M(+)
  WT(64R)   na   KD＝8.6e-8M(+++)
  +15尾   KD～2.6e-8M(+++)   KD＝1.9e-8M(++++)
  E37A   *   *
  R40A   -   -
  D54A   -   *
  K55A   ++   *
  R56A   *   *
  K74A   KD＝4.35e-9M+++++   KD＝5.3e-9M+++++
  K74Y   *   --
  K74F   *   --
  K74I   *   --
  W78A   *   *
  L79A   +   *
  D80K   *   *
  D80R   *   *
  D80A   *   *
  D80F   *   *
  D80G   *   *
  D80M   *   *
  D80N   *   *
  D80I   *   --
  F82A   ++   -
*未观察到结合
--＜1/5WT结合
-～1/2WT结合
+WT
++＜2x增加的结合
+++～5x增加的结合
++++～10x增加的结合
+++++～40x增加的结合
实施例6：ActRIIB-Fc蛋白对野生型小鼠的肌肉质量的作用
申请人测定了ActRIIB-Fc蛋白增加野生型小鼠的肌肉质量的能力。
以人ActRIIB(R6420-134)蛋白或人ActRIIB(K74A 20-134)以2次/周对C57B110小鼠给药(10mg/kg；腹膜内(i.p.))。在第0天和第28天NMR扫描小鼠，以确定整个机体瘦组织质量的变化百分率。在与溶媒对照组相比时，人ActRIIB(R6420-134)-Fc处理的小鼠表现出31.1％的瘦组织显著增加。相比于对照组，用人ActRIIB(K74A20-134)-Fc蛋白处理的小鼠表现出显著的瘦组织质量增加，尽管程度低于人ActRIIB(R6420-134)-治疗组。在相似的研究中，用PBS、1mg/kg、3mg/kg或10mg/kg的鼠ActRIIB(WT，20-134)-Fc腹膜内以2次/周治疗小鼠。在研究结束时，解剖并称重股肌(femoris)、腓肠肌、胸肌和隔膜肌。结果概述于下表3。
表3：溶媒和鼠ActRIIB(WT，20-134)-Fc处理的野生型小鼠的组织重量
  溶媒处理的   腓肠肌(L+R)   股肌(L+R)   胸肌(L+R)   隔膜肌
  平均值(克)±标准偏差   0.306±0.020   0.187±0.040   0.257±0.020   0.076±0.020
  muActRIIB(WT，   腓肠肌(L+R)   股肌(L+R)   胸肌(L+R)   隔膜肌
  20-134)-Fc  (10mg/kg)
  平均值(克)±标准偏差   0.387±0.010   0.241±0.014   0.360±0.070   0.124±0.040
T检验p值   0.0001   0.009   0.02   0.04
如在表3中所示，鼠ActRIIB(WT，20-134)-Fc融合蛋白显著增加野生型小鼠的肌肉质量。在鼠ActRIIB(WT，20-134)-Fc治疗的小鼠中，腓肠肌增加26.5％，股肌增加28.9％，胸肌增加40.0％。我们还观察到隔膜肌的变化，隔膜肌相比于溶媒治疗的对照小鼠增加63％。隔膜肌的减少是多种肌营养不良中的常见并发症。因此，在鼠ActRIIB(WT，20-134)-Fc治疗后观察到的隔膜重量增加可能具有临床重要性。
实施例7：长半衰期ActRIIB-Fc蛋白对野生型小鼠的肌肉质量的作用
申请人确定了长半衰期的ActRIIB-mFc(R64，A24N 20-134)蛋白变体在野生型小鼠中增加肌肉质量的能力。
用人ActRIIB-mFc(R6420-134)蛋白或人ActRIIB-mFc(R64，A24N 20-134)以2次/周对C57B110小鼠给药(10mg/kg；腹膜内(i.p.))。于多个点NMR扫描小鼠，直至第25天，以确定整个机体瘦组织质量的百分率变化。两种分子均使总体重和肌肉质量产生相等的增加，对腓肠肌、股肌和胸肌的作用呈现40-70％的增加。参见图5和6。
这些数据证实，半衰期增加的分子形式在短期研究中以和野生型分子相等的效力促进肌肉生长。
实施例8：活化素结合下降的ActRIIB-Fc蛋白对野生型小鼠的肌肉质量的作用
申请人确定了长半衰期的ActRIIB-mFc(R64，L79D 20-134)蛋白变体在野生型小鼠中增加肌肉质量的能力。
用人ActRIIB-mFc(R6420-134)蛋白或人ActRIIB-mFc(R64，L79D 20-134)以2次/周对C57B110小鼠给药(10mg/kg；腹膜内(i.p.))。于多个点NMR扫描小鼠，直至第24天，以确定整个机体瘦组织质量的百分率变化。数据示于下表。
  体重第0天(g)   体重第24天(g)   腓肠肌(L+R)   股肌(L+R)   胸肌(L+R)
  Mod.TBS(w/v)   24.4±1.51   26.8±1.43   0.29±0.02   0.17±0.02   0.24±0.05
  R64，20-134(10mg/kg)   25.0±1.36   31.2*±1.53   0.40*±0.02   0.24*±0.02   0.37*±0.07
  R64，L79D，20-134(10mg/kg)   25.3±1.22   28.1±1.64   0.32*±0.02   0.20*±0.02   0.27±0.05
  *p＜0.05
这些数据证实，ActRIIB的L79D变体(降低的活化素A结合)在体内对促进肌肉生长有活性，然而，肌肉生长量低于野生型ActRIIB的肌肉生长量。这种降低的作用可能部分由于肌肉生长抑制素结合稍微降低或失去与另外的、迄今未知的肌肉生长负调节剂的结合所致。刺激肌肉生长而不影响活化素A信号转导的能力是高度需要的，因为活化素是已知对生殖系统、骨、肝脏和许多其它组织具有作用的广泛表达的调节分子。在小鼠中，ActRIIB-mFc(R6420-134)对生殖系统产生显著作用，在某些情况下，使脾脏尺寸增大。ActRIIB-mFc(R64，L79D 20-134)分子对生殖组织和脾脏的作用极大削弱，表明该分子特别适合于在生殖活跃或需要使对生殖系统的作用最小化的患者中促进肌肉生长。
实施例9：ActRIIB-Fc蛋白对Mdx小鼠的肌肉质量和力量的作用
为了确定鼠ActRIIB(WT，20-134)-Fc蛋白在患病情况下增加肌肉质量的能力，申请人测定了ActRIIB-Fc蛋白在肌营养不良的mdx小鼠模型中增加肌肉质量的能力。
用鼠ActRIIB(WT，20-134)-Fc蛋白(1、3或10mg/kg；腹膜内)或PBS溶媒对照以2次/周治疗成年Mdx小鼠。检测小鼠在拉测力传感器时所施加的力，以确定前肢握力。5次牵引实验的平均力用于比较队列组之间的握力。在研究结束时，解剖并称重股肌、腓肠肌、胸肌和隔膜肌。握力检测也表明显著增加。肌肉质量结果概述于下表。
溶媒和鼠ActRIIB(WT，20-134)-Fc治疗的mdx小鼠的组织重量
  溶媒处理的   腓肠肌(L+R)   股肌(L+R)   胸肌(L+R)   隔膜肌
  平均值(克)±标准偏差   0.413±0.040   0.296±0.019   0.437±0.060   0.111±0.030
  muActRIIB(WT，20-134)-Fc    (10mg/kg)   腓肠肌(L+R)   股肌(L+R)   胸肌(L+R)   隔膜肌
  平均值(克)±标准偏差   0.52±0.050   0.39±0.05   0.807±0.21   0.149±0.020
  T检验p值   0.0006   0.0006   0.002   0.05
如在表中所示，相比于PBS治疗小鼠，鼠ActRIIB(WT，20-134)-Fc治疗组在mdx小鼠中表现出瘦组织质量增加。相比于溶媒对照组，ActRIIB-Fc治疗使腓肠肌大小增加25.9％，使股肌大小增加31.8％，并使胸肌大小增加85.4％。可能具有临床重要性的是，我们还发现小鼠ActRIIB (WT，20-134)-Fc治疗小鼠的隔膜肌重量相比于对照组增加34.2％。这些数据证实了ActRIIB-Fc蛋白对肌营养不良病症的效力。
另外，用ActRIIB-Fc蛋白治疗的mdx小鼠相比于溶媒治疗的对照表现出增加的握力。在16周时，1、3和10mg/kg ActRIIB组相比于溶媒对照组分别表现出31.4％、32.3％和64.4％的握力增加。鼠ActRIIB(WT，20-134)-Fc治疗组的改善的握力性能支持以下观点：在治疗组中发现的增加的肌肉是生理学上相关的。Mdx小鼠对收缩诱导的伤害易感，并比它们的野生型对应者承受明显更多轮次的退化和再生。尽管存在这些肌肉表型，但鼠ActRIIB(WT，20-134)-Fc治疗增加mdx小鼠的握力。
在Duchenne肌营养不良中，疾病早在儿童期发生，经常早在5岁时发生。因此，以上针对成年小鼠提出的数据不一定反映出ActRIIB分子在DMD儿童中应具有的作用。为解决此问题，用幼年mdx小鼠进行研究。
ActRIIB-mFc(R64，20-134)治疗显著增加幼年(4周龄)C57BL/10和mdx小鼠的体重。使用体内NMR光谱进行的机体组成分析揭示，增加的瘦组织质量伴随着较高的体重。ActRIIB-mFc(R64，20-134)治疗的C57BL/10小鼠获得35.2％的瘦组织质量，治疗的mdx组比它们的相应对照组获得48.3％以上的瘦组织质量。此外，评价了ActRIIB-mFc(R64，20-134)治疗对力量的作用。溶媒治疗的mdx小鼠握力记分比溶媒C57BL/10组低15.7％，因此表明了与肌养蛋白缺陷相关的肌肉弱化。相反，ActRIIB-mFc(R64，20-134)治疗的mdx小鼠相比于mdx溶媒组改善它们的握力，并得到握力检测结果，该结果优于C57BL/10溶媒小鼠，并达到所治疗的C57BL/10握力记分的水平(溶媒mdx：0.140±0.01KgF；治疗的mdx：0.199±0.02KgF；溶媒C57BL/10：0.166±0.03；0.205±0.02KgF)。引人注目的是，治疗使幼年mdx小鼠回复至野生型的握力水平。因此，ActRIIB-mFc(R64，20-134)分子有可能对Duchenne肌营养不良具有重要的临床应用，尤其是对接近于发病年龄的幼年患者。
实施例7：ActRIIB-Fc蛋白对S0D1小鼠的力量和存活的作用
为确定ActRIIB多肽在ALS小鼠模型中增加力量和存活的能力，申请人在SOD1小鼠中测试了ActRIIB-Fc蛋白。
B6.Cg-Tg(SOD1-G93A)1Gu(/J小鼠或SOD1小鼠携带高拷贝数的人超氧化物岐化酶转基因的突变等位基因。高水平的该蛋白给予小鼠类似于人ALS病的表型。SOD1小鼠至91天发展出上行性麻痹，并表现出该病的早期症状。该病导致在19-23周龄之间发生过早死亡。
用溶媒对照或ActRIIB-mFc(K74A 20-134)(i.p.，5mg/kg，2次/周)于10周龄开始对SOD1小鼠给药。小鼠在拉测力传感器时所施加的力是前肢握力的量度。5次牵引实验的平均力用于比较队列组之间的握力。以小鼠出生日和小鼠不能在30秒内摆正仰放的自身的日期之间的天数计算存活。图7显示了握力检测，而图8显示了存活数据。
在疾病末期的小鼠难以整理毛发，推测是由于麻痹的发展，并且看起来乱蓬蓬的。粗略观察小鼠揭示，鼠ActRIIB(K74A 20-134)-Fc治疗组即便在疾病晚期相比于PBS组也很好地整理毛发。该观察结果提示，相比于对照，受治疗的小鼠的健康情况较好，并保持较高的生活质量。
如在图7中所见，接受鼠ActRIIB(K74A 20-134)-Fc治疗的SOD1小鼠相比于PBS对照组表现出显著较高的握力。这可以在疾病早期的第117天以及疾病已发展之后的第149天观察到。图8表明，ActRIIB(K74A 20-134)-Fc治疗的小鼠存活期显著长于溶媒对照。该研究表明了鼠ActRIIB(K74A 20-134)-Fc在ALS小鼠模型中改善小鼠的力量和存活的用途。
用SOD1小鼠进行相似的实验，但延迟治疗直至开始出现显著可检测的疾病(第130天)时，以便更好地模拟显著的疾病症状发作后的人ALS的治疗。在第130天，将SOD1小鼠分为溶媒治疗组(改变的TBS)或ActRIIB(R6420-134)-mFc(10mg/kg)治疗组。小鼠每周1次皮下给药。在研究的-1日和第27日(分别为129天龄和157天龄)对小鼠进行NMR扫描。在研究的第0天和第20天进行握力检测。在研究结束时，雄性对照组丧失了其研究第0天体重的4.3％，而治疗组增加了其第0天体重的7.8％。雌性对照组丧失其研究第0天体重的1.5％，治疗的雌性组增加了其第0天体重的15％。
SOD1握力检测
  第0天   第20天
  雄性对照   0.149±0.02   0.097±0.02a
  雄性ActRIIB(R6420-134)-mFc   0.147±0.02   0.147±0.02a，b
  雌性对照   0.130±0.02   0.130±0.02a
  雌性ActRIIB(R6420-134)-mFc   0.128±0.01   0.129±0.01b
在雄性和雌性SOD1小鼠的第0天和第20天的握力检测。上标“a”表示相比于相应的第0天检测显著不同(p＜0.05)。上标“b”表示PBS(第1组)和ActRIIB(R6420-134)-mFc(第2组)的第20天检测之间的显著不同(p＜0.05)。
NMR扫描小鼠，以确定归因于治疗的机体组成改变。雄性对照小鼠在研究过程中丧失了其瘦组织质量的6.0％(-1天：18.2g±1.28；27天：17.1g±1.10)，雄性治疗小鼠增加了其研究第0天的瘦组织质量的9.1％(-1天：19.17g±0.77；27天：20.92g±0.74)。雌性对照小鼠降低了研究起始瘦组织质量的0.83％(-1天：13.18g±0.84；27天：13.08g±0.71)，雌性治疗小鼠增加了其研究第0天体重的10.7％(-1天：13.66g±0.83；27天：15.12g±1.21)。雄性和雌性治疗组相比于其相应的PBS对照组均显著增加了瘦组织的量(p＜0.001)。
ActRIIB(R6420-134)-mFc的SOD1肌肉作用
  腓肠肌(L+R)   股肌(L+R)   胸肌(L+R)
  雄性对照   0.18±0.03   0.12±0.03   0.20±0.04
  雄性ActRIIB(R6420-134)-mFc   0.22±0.04   0.15±0.02   0.30±0.04
  雌性对照   0.13±0.02   0.089±0.016   0.11±0.01
  雌性ActRIIB(R6420-134)-mFc   0.17±0.03   0.01±0.02   0.15±0.05
这些数据表明，ActRIIB-Fc治疗可有益于患有活跃ALS的患者的治疗，对肌肉功能和生活质量均有改善。
实施例8：ActRIIB-Fc蛋白对肥胖小鼠的肥胖症和糖尿病的作用
申请人在高脂肪膳食(HFD)喂饲小鼠中测试了ActRIIB-mFc蛋白，以确定ActRIIB-Fc在肥胖小鼠模型中减肥的能力。
II型糖尿病是主要的肥胖并发症，其特征在于胰岛素抗性。提升的空腹胰岛素水平是胰岛素抗性的指示，并提供了测试动物是否处于胰岛素抗性状态的方法。申请人测定了用鼠ActRIIB(R64K74A20-134)-Fc治疗正常化肥胖小鼠模型空腹胰岛素水平的作用。
HFD-喂饲的C57BL/6小鼠保持由35％脂肪组成的膳食，在它们的体重超过喂饲标准饲料(4.5％脂肪)的年龄相当的小鼠的体重约50％时被认为是肥胖的。以2次/周对肥胖小鼠给予溶媒对照或人ActRIIB(R64K74A 20-134)-Fc(10mg/kg；i.p.)。NMR扫描肥胖小鼠，以确定给药开始时和给药3周后的机体组成。自基线的机体组成变化概述于图9。
喂饲小鼠HFD，且在它们的体重比喂饲标准饲料的对应动物重50％时被认为是肥胖的。用溶媒对照或鼠ActRIIB(R64K74A20-134)-Fc(5mg/kg，2次/周；i.p.)给药HFD-喂饲小鼠35周。在研究结束时，小鼠禁食过夜。在禁食结束时，收集血液，并加工得到血清。然后用血清测定两个队列组的空腹胰岛素水平。鼠ActRIIB(K74A20-134)-Fc对肥胖小鼠的空腹胰岛素水平的作用的结果概述于下表。
溶媒和鼠ActRIIB(K74A 20-134)-Fc治疗的小鼠的空腹胰岛素水平
  HFDPBS   HFD鼠ActRIIB(K74A 20-134)-mFc
  平均值(ng/ml)±标准偏差   2.27±1.64   0.78±0.40
  t检验   N/A   0.012
图9表明，鼠ActRIIB(R64K74A 20-134)-Fc组在与溶媒治疗对照相比时肥胖减轻。发现治疗的小鼠的脂肪质量相比于其基线水平下降25.9％。另外，治疗组增加的瘦组织质量超出它们的基线水平10.1％。ActRIIB(R64K74A 20-134)-mFc的脂肪组织和瘦组织质量的百分率变化显著大于PBS治疗组的百分率变化。
在该模型中，小鼠保持高脂肪膳食，直至它们比喂饲饲料的试验小鼠重超过50％。基于体重和肥胖的这种显著增加，毫无疑义的是，该模型可对应于特征为病态肥胖的人。因此，用人ActRIIB(R64K74A20-134)-Fc蛋白减轻肥胖小鼠的肥胖症的发现可能与病态肥胖人的治疗是临床相关的。
概述于表5的结果提示，用鼠ActRIIB(K74A 20-134)-Fc蛋白治疗能够显著降低肥胖相关的升高的空腹血清胰岛素水平。该发现支持ActRIIB多肽在II型糖尿病治疗中的作用的可能的临床相关性。
用ActRIIB-mFc(R6420-134)在HFD肥胖和糖尿病模型中进行进一步的实验。将30周龄的HFD-喂饲C57BL/6小鼠分为2组(PBS和10mg/kg ActRIIB-mFc(R6420-134))。称重小鼠，并以2X/周腹膜内给药12周。在研究的第0天和第94天通过NMR评价小鼠。
治疗的小鼠丧失了其研究第0天体重的1.9％，而PBS治疗小鼠在研究过程中增加了其起始体重的6.7％。在研究过程中，治疗小鼠获得的瘦组织也比PBS组显著增加(21.1％±6.28对3.7％±4.08)。治疗小鼠相比于PBS组(+10.2±10.18)还显著丧失脂肪组织(-34％±10.95)。ActRIIB-mFc (R6420-134)治疗组中的个体肌肉重量也增加。
Figure A20088001124700821
在这些小鼠中除了与ActRIIB-Fc治疗相关的对脂肪和肌肉的有益作用以外，还观察到对血清脂质的正面作用。血清胆固醇和甘油三酯水平均被显著降低，提示ActRIIB-Fc融合蛋白可用于降低患者的这些脂质的水平。
实施例9：ActRIIB-Fc蛋白对恶病质小鼠的肌肉质量的作用
申请人测试了ActRIIB(R6420-134)-mFc弱化糖皮质激素诱导的肌肉消耗小鼠模型的肌肉丧失的能力。
每日1次皮下给予小鼠PBS或地塞米松(2mg/kg)达13天，以诱导肌肉消耗。在同样的13天内，PBS治疗组和地塞米松治疗组接受溶媒或ActRIIB(R6420-134)-mFc(10mg/kg；i.p.；2次/周)，使得所有的治疗组合都得以提供。小鼠于第0天和第13天进行NMR扫描，以确定各组之间的瘦组织质量的变化。NMR结果概述于下表6。
表6：溶媒和鼠ActRIIB(R6420-134)-Fc治疗的小鼠的瘦组织质量
Figure A20088001124700831
NMR扫描表明，地塞米松:PBS组的瘦组织质量相比于PBS:PBS组有2.5％的显著降低。相比之下，在与PBS:PBS和地塞米松:PBS组相比时，地塞米松:ActRIIB(R6420-134)-mFc组的瘦组织质量具有13.5％的显著增加。恶病质对于包括慢性糖皮质激素治疗在内的许多治疗性治疗是不需要的副作用。因此，用人ActRIIB(R6420-134)-mFc蛋白治疗可减弱与恶病质相关的肌肉消耗可能具有临床重要性。
实施例10：ActRIIB-Fc对衰老或去卵巢的(ovarectomized)小鼠的肌肉质量和肥胖的作用
骨骼肌减少症是一种与其它方面健康的人的衰老相关的肌肉损失形式。该病症与骨骼肌质量的渐进丧失以及力量和活动性受损相关。骨骼肌减少症的病因不很清楚。在妇女中，绝经加速肌肉丧失，和其加速骨丧失几乎一样。因此，在极老(2岁)的小鼠和去卵巢小鼠(一种绝经后状态的模型)中测试ActRIIB(R64，20-134)-mFc。
对8周龄C57BL/6的雌性小鼠去卵巢(OVX)或假手术，然后到达16周龄，之后开始研究。在研究开始时，假手术和OVX小鼠各自被分为治疗组和溶媒组。对所有组别都称重，并以1次/周给予ActRIIB(R64，20-134)-mFc或缓冲液对照达11周。所有的小鼠都进行第0天和第83天的NMR扫描研究，以确定机体组成。
在研究结束时，假手术PBS小鼠失去了其原始瘦组织质量的4.7％，而假手术治疗组在研究过程中将它们的瘦组织质量增加了21％。OVX对照丧失了其瘦组织质量的12.1％(显著高于假手术溶媒)，而治疗的OVX小鼠至研究结束时增加12.9％。
这些数据表明，ActRIIB-Fc融合蛋白可用于对抗在绝经后妇女中常见的肌肉损失。
为评价ActRIIB-Fc在天然衰老群体中的作用，雄性C57BL/6小鼠年龄70周龄才开始治疗。将小鼠分为2组(PBS和10mg/kg ActRIIB(R64，20-134)-mFc。对每组称重，并以2X/周给药达10周。在研究过程中，治疗组得到显著多于PBS组的瘦组织质量。
  ％瘦组织质量变化   PBS   10mg/kg
  平均值(距基线的％)   101.76   117.27
  标准偏差   3.83   3.91
  对PBS的P-值   ＜0.001
治疗组相比于PBS小鼠也具有显著较高的个体肌肉重量。
Figure A20088001124700841
治疗组的肌肉完整性似乎也高于PBS组的，因为肌肉内脂肪明显降低，且肌肉结构改善。(参见图10)。
这些数据证实，ActRIIB-Fc融合蛋白可用于治疗男性和女性的老年相关性肌肉消耗。
实施例11：ActRIIB-Fc对与去势相关的肌肉损失的作用
前列腺癌通常用抗雄激素疗法治疗。治疗的副作用包括肌肉损失和肥胖增强。去势小鼠经历相似的改变，使其成为研究ActRIIB-Fc用于该临床环境的潜力的良好模型。
对8周龄雄性C57BL/6小鼠去势或假手术，然后使其恢复3周，之后开始研究。将假手术组和去势组进一步细分为PBS组和ActRIIB(R64，20-134)-mFc(10mg/kg)组。称重小鼠，并1次/周皮下给予12周。在研究的第0天和第83天NMR扫描小鼠。
在整个研究过程中，假手术PBS小鼠平均得到研究第0天的瘦组织质量的9.72％±3.67，而假手术ActRIIB(R64，20-134)-mFc小鼠获得研究第0天的瘦组织质量的35.79％±3.1。去势PBS治疗小鼠损失其第0天瘦组织质量的8.1％±4.22，同时所治疗的去势小鼠增加17.77％±3.86。另外，去势导致肥胖增强，但ActRIIB(R64，20-134)-mFc治疗有助于降低脂肪量增加的程度。
去势溶媒小鼠的腓肠肌和胸肌小于假手术PBS小鼠(去势腓肠肌：0.275±0.03g，去势胸肌：0.196±0.06g；假手术腓肠肌：0.313±0.02g，假手术胸肌：0.254±0.03g)。ActRIIB(R64，20-134)-mFc治疗显著减弱该去势诱导的肌肉重量降低(去势腓肠肌：0.421±0.03g，去势胸肌：0.296±0.06g)。
实施例12：ActRIIB-Fc对癌性恶病质的作用
许多肿瘤与食欲丧失和严重肌肉损失有关。表现出恶病质的患者比非恶病质患者的预后差。将结肠癌细胞系CT26诱导小鼠显著的恶病质。在该模型中测试ActRIIB(R6420-134)对异种移植诱导的恶病质的作用。
如下的6组小鼠用于实验：
  组别   肿瘤   治疗   剂量   模式
  1   N   VEH   v/v   治疗性的
  2   N   ActRIIB-Fc   10mg/kg   治疗性的
  3   Y   VEH   v/v   治疗性的
  4   Y   ActRIIB-Fc   10mg/kg   治疗性的
  5   Y   ActRIIB-Fc   30mg/kg   治疗性的
  6   Y   ActRIIB-Fc   10mg/kg   预防性的
3-6组接受皮下5×106个肿瘤细胞。第6组立即用ActRIIB-Fc以2次/周开始治疗。1-5组于肿瘤达到300-500mm3大小时于研究的第28天开始给药。如在图11中所示，在具有已确立的肿瘤的小鼠中和在引入肿瘤前用于预防性的模型时，ActRIIB-Fc均显著降低与CT26肿瘤相关的肌肉损失。
实施例13：ActRIIB-Fc变体对野生型小鼠的肌肉质量的作用
该研究表明了以下的Ac tRIIB-相关的Fc构建体对6周龄C57BL/6雄性小鼠的肌肉质量和其它组织的作用。称重小鼠，并以2次/周对其腹膜内注射PBS或ActRIIB-相关的Fc构建体(10mg/kg)：
ActRIIB(R6420-134)-Fc
ActRIIB(L79D 20-134)-Fc
ActRIIB(L79E 20-134)-Fc
ActRIIB(A24N 20-134)-Fc
ActRIIB(R64K 20-134)-Fc
在研究开始、中间和结束时NMR扫描小鼠。称重股肌、胸肌和腓肠肌以及肝脏、肾脏和脾脏，并保存在福尔马林中。
初始的数据分析表明，ActRIIB(R6420-134)-Fc使肌肉质量和瘦体质量产生最大的增加，同时也对其它组织具有最大的作用。L79D和L79E变体增加肌肉质量的程度较低，同时对其它组织几乎没有作用。A24N和R64K构建体对肌肉和其它组织具有中间作用。这些数据证实，具有降低的活化素结合的ActRIIB变体具有所需特性，尤其是对肌肉组织的选择性作用。
参考文献的整合
本文所提到的所有出版物和专利均整体通过引用结合到本文中，如同每个单独的出版物或专利具体地且单独地被指出通过引用结合到本文中一样。
尽管已讨论了所述本发明主题的具体实施方案，但以上说明是示例性的而非限制性的。在回顾本说明书和下文的权利要求时，诸多变动对于本领域技术人员而言是显而易见的。本发明的完整范围应当参照权利要求连同其等价方案的完整范围以及说明书和这样的变动来确定。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种变体ActRIIB蛋白，所述蛋白含有与SEQ ID NO：2的氨基酸29-109的序列至少80％相同的氨基酸序列，其中所述蛋白在ActRIIB的内源N-X-S/T序列以外的位置和配体结合袋外的位置包含至少一个N-X-S/T序列。
2.权利要求1的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQID NO：2的24位的位置包含N，并在对应于SEQ ID NO：2的26位的位置包含S或T，且其中所述变体ActRIIB蛋白在细胞型测定中抑制经由活化素、肌肉生长抑制素和/或GDF11的信号转导。
3.权利要求2的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQID NO：2的64位的位置包含R或K。
4.权利要求2的变体ActRIIB蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是位于配体结合袋中的保守改变。
5.权利要求2的变体ActRIIB蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是在选自K74、R40、Q53、K55、F82和L79的一个或多个位置的改变。
6.权利要求2的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白包含一种氨基酸序列，该氨基酸序列在对应于SEQ ID NO：2的氨基酸22-25的任一个的氨基酸处开始，在对应于SEQ ID NO：2的氨基酸129-134的任一个的氨基酸处结束。
7.权利要求1-6或121中任一项的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白为进一步含有异源部分的融合蛋白。
8.权利要求7的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述蛋白为同二聚体。
9.权利要求7的ActRIIB融合蛋白的变体，其中所述异源部分包含IgG重链的恒定区。
10.一种变体ActRIIB蛋白，所述蛋白含有与SEQ ID NO：2的氨基酸29-109的序列至少80％相同的氨基酸序列，其中所述蛋白在对应于SEQ ID NO：2的79位的位置含有酸性氨基酸，其中所述变体ActRIIB蛋白在细胞型测定中抑制经由肌肉生长抑制素和/或GDF11的信号转导。
11.权利要求10的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白在ActRIIB的内源N-X-S/T序列以外的位置和在配体结合袋之外的位置包含至少一个N-X-S/T序列。
12.权利要求11的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQ ID NO：2的24位的位置包含N，且在对应于SEQ ID NO：2的26位的位置包含S或T。
13.权利要求10的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQ ID NO：2的64位的位置包含R或K。
14.权利要求10的变体ActRIIB蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是位于配体结合袋中的保守改变。
15.权利要求10的变体ActRIIB蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是在选自K74、R40、Q53、K55和F82的一个或多个位置的改变。
16.权利要求10或122的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白包含一种氨基酸序列，该氨基酸序列在对应于SEQ ID NO：2的氨基酸22-25的任一个的氨基酸处开始，并在对应于SEQ ID NO：2的氨基酸129-134的任一个的氨基酸处结束。
17.权利要求10-16中任一项的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白为进一步含有异源部分的融合蛋白。
18.权利要求17的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述蛋白为同二聚体。
19.权利要求17的ActRIIB融合蛋白的变体，其中所述异源部分包含IgG重链的恒定区。
20.一种变体ActRIIB蛋白，所述蛋白含有与SEQ ID NO：2的氨基酸29-109的序列至少80％相同的氨基酸序列，其中所述蛋白在ActRIIB的内源N-X-S/T序列以外的位置和在配体结合袋之外的位置包含至少一个N-X-S/T序列。
21.权利要求20的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQ ID NO：2的24位的位置包含N，且在对应于SEQ ID NO：2的26位的位置包含S或T，其中所述变体ActRIIB蛋白在细胞型测定中抑制经由活化素、肌肉生长抑制素和/或GDF11的信号转导。
22.权利要求21的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQ ID NO：2的64位的位置包含R或K。
23.权利要求21的变体ActRIIB蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是位于配体结合袋中的保守改变。
24.权利要求21的变体ActRIIB蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是在选自K74、R40、Q53、K55、F82和L79的一个或多个位置的改变。
25.权利要求21的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白包含一种氨基酸序列，该氨基酸序列在对应于SEQ ID NO：2的氨基酸22-24的任一个的氨基酸处开始，在对应于SEQ ID NO：2的氨基133或134的任一个的氨基酸处结束。
26.权利要求20-25中任一项的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白为进一步含有异源部分的融合蛋白。
27.权利要求26的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述蛋白为同二聚体。
28.权利要求27的ActRIIB融合蛋白的变体，其中所述异源部分包含IgG重链的恒定区。
29.一种ActRIIB融合蛋白，其含有来源于SEQ ID NO：2的ActRIIB序列的部分和第二个部分多肽，其中所述来源于SEQ ID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸22-25的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸129-134的任一个处结束的序列，其中所述来源于ActRIIB序列的部分另外在不超过5个氨基酸的位置与SEQ IDNO：2序列不同，其中所述ActRIIB蛋白在细胞型测定中抑制经由肌肉生长抑制素和/或GDF11的信号转导。
30.权利要求29的ActRIIB融合蛋白，其中所述蛋白在ActRIIB的内源N-X-S/T序列以外的位置和在配体结合袋之外的位置包含至少一个N-X-S/T序列。
31.权利要求30的ActRIIB融合蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQ ID NO：2的24位的位置包含N，且在对应于SEQ ID NO：2的26位的位置包含S或T。
32.权利要求29的ActRIIB融合蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQ ID NO：2的64位的位置包含R或K。
33.权利要求29的ActRIIB融合蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是位于配体结合袋中的保守改变。
34.权利要求29的ActRIIB融合蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是在选自K74、R40、Q53、K55、F82和L79的一个或多个位置的改变。
35.权利要求29-34中任一项的ActRIIB融合蛋白，其中所述第二个部分对来源于ActRIIB的部分是异源的。
36.权利要求35的ActRIIB融合蛋白，其中所述蛋白为同二聚体。
37.权利要求35的ActRIIB融合蛋白，其中所述第二个部分包含IgG重链的恒定区。
38.一种变体ActRIIB融合蛋白，其含有来源于SEQ ID NO：2的ActRIIB序列的部分和第二个部分多肽，其中所述来源于SEQ ID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸20-29的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸109-134的任一个处结束的序列，其中所述ActRIIB融合蛋白在SEQ ID NO：2的64位具有精氨酸(R)、赖氨酸(K)或组氨酸(H)，并在细胞型测定中抑制经由活化素、肌肉生长抑制素和/或GDF11的信号转导。
39.权利要求38的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于SEQID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸21-29的任一个处开始并在SEQ ID NO：4的氨基酸118-134的任一个处结束的序列。
40.权利要求38的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于SEQID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸21-29的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸128-134的任一个处结束的序列。
41.权利要求38的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于SEQID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸21-24的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸109-134的任一个处结束的序列。
42.权利要求38的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于SEQID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸21-24的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸118-134的任一个处结束的序列。
43.权利要求38的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于SEQID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸21-25的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸128-134的任一个处结束的序列。
44.权利要求38的变体ActRIIB融合蛋白，所述变体ActRIIB融合蛋白相对于SEQ ID NO：2序列进一步包含一个或多个修饰，所述修饰赋予选自以下的特性：(a)相对于活化素信号转导的抑制更大的GDF11或GDF8信号转导抑制；(b)增加的血清半衰期；和(c)包括(a)和(b)这二者。
45.一种变体ActRIIB融合蛋白，其含有来源于SEQ ID NO：2的ActRIIB序列的部分和第二个部分多肽，其中所述来源于SEQ ID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸20-29的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸109-133的任一个处结束的序列，其中所述ActRIIB融合蛋白在SEQ ID NO：2的64位具有精氨酸(R)、赖氨酸(K)或组氨酸(H)，并在细胞型测定中抑制经由活化素、肌肉生长抑制素和/或GDF11的信号转导。
46.权利要求45的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于SEQID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸20-29的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸118-133的任一个处结束的序列。
47.权利要求45的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于SEQID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸20-29的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸128-133的任一个处结束的序列。
48.权利要求45的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于SEQID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸20-24的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸109-133的任一个处结束的序列。
49.权利要求45的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于SEQID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸20-24的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸118-133的任一个处结束的序列。
50.权利要求45的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于SEQID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸20-24的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸128-133的任一个处结束的序列。
51.权利要求45的变体ActRIIB融合蛋白，所述变体ActRIIB融合蛋白相对于SEQ ID NO：2序列进一步包含一个或多个修饰，所述修饰赋予选自以下的特性：(a)相对于活化素信号转导的抑制更大的GDF11或GDF8信号转导抑制；(b)增加的血清半衰期；和(c)包括(a)和(b)这二者。
52.权利要求38-51中任一项的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述蛋白为同二聚体。
53.权利要求38-51中任一项的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述第二个部分多肽包含IgG重链的恒定区。
54.权利要求53的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述第二个部分多肽为Fc结构域。
55.一种变体ActRIIB蛋白，其含有与SEQ ID NO：2的氨基酸29-109的序列至少80％相同但非100％相同的氨基酸序列，其中对应于在SEQ ID NO：2的64的位置为K，其中所述变体ActRIIB蛋白在细胞型测定中抑制经由活化素、肌肉生长抑制素和/或GDF11的信号转导。
56.权利要求55的变体ActRIIB蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变位于配体结合袋之外。
57.权利要求55的变体ActRIIB蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是位于配体结合袋内的保守改变。
58.权利要求55的变体ActRIIB蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是在选自K74、R40、Q53、K55、F82和L79的一个或多个位置的改变。
59.权利要求55的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白在非SEQ IDNO：2的内源N-X-S/T序列的位置和在配体结合袋之外的位置包含至少一个N-X-S/T序列。
60.权利要求55的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白相对于SEQID NO：2序列包含一个或多个修饰，所述修饰赋予选自以下的特性：(a)相对于活化素信号转导的抑制更大的GDF11或GDF8信号转导抑制；(b)增加的血清半衰期；和(c)包括(a)和(b)这二者。
61.一种包含权利要求1-60中的任一项的蛋白的药物制剂。
62.一种治疗患有与肌肉损失或不足的肌肉生长相关的疾病的患者的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求61的药物制剂。
63.权利要求62的方法，其中所述患者患有肌肉萎缩。
64.权利要求62的方法，其中所述患者患有肌营养不良。
65.权利要求64的方法，其中所述肌营养不良为Duchenne肌营养不良。
66.权利要求64的方法，其中所述患者为青少年，且治疗开始于诊断为患有Duchenne肌营养不良后的1-5年内。
67.权利要求62的方法，其中所述肌营养不良为FSH肌营养不良。
68.权利要求62的方法，其中所述患者患有ALS。
69.权利要求68的方法，其中所述患者在诊断为患有ALS后接受治疗。
70.权利要求62的方法，其中所述疾病为与癌症或癌症治疗相关的恶病质。
71.权利要求70的方法，其中所述疾病为与前列腺癌治疗相关的肌肉损失。
72.权利要求70的方法，其中所述疾病为与肿瘤相关的肌肉损失。
73.权利要求72的方法，其中所述肿瘤为结肠癌肿瘤。
74.一种治疗患有与神经退化相关的疾病的患者的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求61的药物制剂。
75.权利要求74的方法，其中所述疾病为肌萎缩性侧索硬化。
76.一种降低患者的体脂肪含量或降低体脂肪含量的增加速率的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求61的药物制剂。
77.一种治疗患者的与不需要的体重增加相关的疾病的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求61的药物制剂。
78.权利要求77的方法，其中所述疾病选自肥胖、严重的或病态的肥胖、非胰岛素依赖性糖尿病(NIDDM)、心血管疾病、癌症、高血压、骨关节炎、中风、呼吸系疾病和胆囊疾病。
79.一种降低胆固醇和/或甘油三酯的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求61的药物制剂。
80.一种治疗骨骼肌减少症的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求61的药物制剂。
81.一种ActRIIB-Fc蛋白，其含有SEQ ID NO：5的氨基酸序列。
82.权利要求81的ActRIIB-Fc蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQID NO：5的5位的位置具有N。
83.权利要求81的ActRIIB-Fc蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQID NO：5的60位的位置具有D或E。
84.权利要求82的ActRIIB-Fc蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQID NO：5的60位的位置具有D或E。
85.权利要求81的ActRIIB-Fc蛋白，其中所述蛋白为二聚体。
86.权利要求82的ActRIIB-Fc蛋白，其中所述蛋白为二聚体。
87.权利要求83的ActRIIB-Fc蛋白，其中所述蛋白为二聚体。
88.权利要求84的ActRIIB-Fc蛋白，其中所述蛋白为二聚体。
89.一种含有权利要求81-88的任一项的蛋白的药物制剂。
90.一种治疗患有与肌肉损失或不足的肌肉生长相关的疾病的患者的方法，所述方法包括给予所述患者有效量的权利要求89的药物制剂。
91.权利要求90的方法，其中所述患者患有肌肉萎缩。
92.权利要求90的方法，其中所述患者患有肌营养不良。
93.权利要求92的方法，其中所述肌营养不良为Duchenne肌营养不良。
94.权利要求93的方法，其中所述患者为青少年，且治疗开始于诊断为患有Duchenne肌营养不良后的1-5年内。
95.权利要求92的方法，其中所述肌营养不良为FSH肌营养不良。
96.权利要求90的方法，其中所述患者患有ALS。
97.权利要求96的方法，其中所述患者在诊断为患有ALS后接受治疗。
98.权利要求90的方法，其中所述疾病为与癌症或癌症治疗相关的恶病质。
99.权利要求98的方法，其中所述疾病为与前列腺癌治疗相关的肌肉损失。
100.权利要求98的方法，其中所述疾病为与肿瘤相关的肌肉损失。
101.权利要求100的方法，其中所述肿瘤为结肠癌肿瘤。
102.一种治疗患有与神经退化相关的疾病的患者的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求89的药物制剂。
103.权利要求102的方法，其中所述疾病为肌萎缩性侧索硬化。
104.一种降低患者的体脂肪含量或降低体脂肪含量的增加速率的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求89的药物制剂。
105.一种治疗患者的与不需要的体重增加相关的疾病的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求104的药物制剂。
106.权利要求105的方法，其中所述疾病选自肥胖、严重的或病态的肥胖、非胰岛素依赖性糖尿病(NIDDM)、心血管疾病、癌症、高血压、骨关节炎、中风、呼吸系疾病和胆囊疾病。
107.一种降低胆固醇和/或甘油三酯的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求89的药物制剂。
108.一种治疗骨骼肌减少症的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求107的药物制剂。
109.权利要求61或89的药物制剂在制备用于治疗与肌肉损失或不足的肌肉生长相关的疾病的药物中的用途。
110.用于治疗与肌肉损失或不足的肌肉生长相关的疾病的权利要求61或89的药物制剂。
111.权利要求61或89的药物制剂在制备用于治疗与神经退化相关的疾病的药物中的用途。
112.用于治疗与神经退化相关的疾病的权利要求61或89的药物制剂。
113.权利要求61或89的药物制剂在制备用于降低患者的体脂肪含量或降低患者的体脂肪含量的增加速率的药物中的用途。
114.用于降低患者的体脂肪含量或降低患者的体脂肪含量的增加速率的权利要求61或89的药物制剂。
115.权利要求61或89的药物制剂在制备用于治疗与患者的不需要的体重增加相关的疾病的药物中的用途。
116.用于治疗与患者的不需要的体重增加相关的疾病的权利要求61或89的药物制剂。
117.权利要求61或89的药物制剂在制备用于降低胆固醇和/或甘油三酯的药物中的用途。
118.用于降低胆固醇和/或甘油三酯的权利要求61或89的药物制剂。
119.权利要求61或89的药物制剂在制备用于治疗骨骼肌减少症的药物中的用途。
120.用于治疗骨骼肌减少症的权利要求61或89的药物制剂。
121.权利要求6的变体ActRIIB蛋白，其中所述变体ActRIIB蛋白包含对应于SEQ ID NO：2的氨基酸25-131的序列的氨基酸序列。
122.权利要求10的变体ActRIIB蛋白，其中在SEQ ID NO：2的79位的所述酸性氨基酸为D。
123.权利要求16的变体ActRIIB蛋白，其中所述变体ActRIIB蛋白包含对应于SEQ ID NO：2的氨基酸25-131的序列的氨基酸序列。

Claims (120)

1.一种变体ActRIIB蛋白，所述蛋白含有与SEQ ID NO：2的氨基酸29-109的序列至少80％相同的氨基酸序列，其中所述蛋白在ActRIIB的内源N-X-S/T序列以外的位置和配体结合袋外的位置包含至少一个N-X-S/T序列。
2.权利要求1的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQID NO：2的24位的位置包含N，并在对应于SEQ ID NO：2的26位的位置包含S或T，且其中所述变体ActRIIB蛋白在细胞型测定中抑制经由活化素、肌肉生长抑制素和/或GDF11的信号转导。
3.权利要求2的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQID NO：2的64位的位置包含R或K。
4.权利要求2的变体ActRIIB蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是位于配体结合袋中的保守改变。
5.权利要求2的变体ActRIIB蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是在选自K74、R40、Q53、K55、F82和L79的一个或多个位置的改变。
6.权利要求2的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白包含一种氨基酸序列，该氨基酸序列在对应于SEQ ID NO：2的氨基酸22-24的任一个的氨基酸处开始，在对应于SEQ ID NO：2的氨基133或134的任一个的氨基酸处结束。
7.权利要求1-6中任一项的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白为进一步含有异源部分的融合蛋白。
8.权利要求7的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述蛋白为同二聚体。
9.权利要求7的ActRIIB融合蛋白的变体，其中所述异源部分包含IgG重链的恒定区。
10.一种变体ActRIIB蛋白，所述蛋白含有与SEQ ID NO：2的氨基酸29-109的序列至少80％相同的氨基酸序列，其中所述蛋白在对应于SEQ ID NO：2的79位的位置含有酸性氨基酸，且其中所述变体ActRIIB蛋白在细胞型测定中抑制经由肌肉生长抑制素和/或GDF11的信号转导。
11.权利要求10的变体，其中所述蛋白在ActRIIB的内源N-X-S/T序列以外的位置和在配体结合袋之外的位置包含至少一个N-X-S/T序列。
12.权利要求11的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQ ID NO：2的24位的位置包含N，且在对应于SEQ ID NO：2的26位的位置包含S或T。
13.权利要求10的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQ ID NO：2的64位的位置包含R或K。
14.权利要求10的变体ActRIIB蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是位于配体结合袋中的保守改变。
15.权利要求10的变体ActRIIB蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是在选自K74、R40、Q53、K55、F82和L79的一个或多个位置的改变。
16.权利要求10的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白包含一种氨基酸序列，该氨基酸序列在对应于SEQ ID NO：2的氨基酸22-24的任一个的氨基酸处开始，在对应于SEQ ID NO：2的氨基133或134的任一个的氨基酸处结束。
17.权利要求10-16中任一项的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白为进一步含有异源部分的融合蛋白。
18.权利要求17的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述蛋白为同二聚体。
19.权利要求17的ActRIIB融合蛋白的变体，其中所述异源部分包含IgG重链的恒定区。
20.一种变体ActRIIB蛋白，所述蛋白含有与SEQ ID NO：2的氨基酸29-109的序列至少80％相同的氨基酸序列，其中所述蛋白在ActRIIB的内源N-X-S/T序列以外的位置和在配体结合袋之外的位置包含至少一个N-X-S/T序列。
21.权利要求20的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQ ID NO：2的24位的位置包含N，且在对应于SEQ ID NO：2的26位的位置包含S或T，其中所述变体ActRIIB蛋白在细胞型测定中抑制经由活化素、肌肉生长抑制素和/或GDF11的信号转导。
22.权利要求21的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQ ID NO：2的64位的位置包含R或K。
23.权利要求21的变体ActRIIB蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是位于配体结合袋中的保守改变。
24.权利要求21的变体ActRIIB蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是在选自K74、R40、Q53、K55、F82和L79的一个或多个位置的改变。
25.权利要求21的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白包含一种氨基酸序列，该氨基酸序列在对应于SEQ ID NO：2的氨基酸22-24的任一个的氨基酸处开始，在对应于SEQ ID NO：2的氨基133或134的任一个的氨基酸处结束。
26.权利要求20-25中任一项的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白为进一步含有异源部分的融合蛋白。
27.权利要求26的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述蛋白为同二聚体。
28.权利要求27的ActRIIB融合蛋白的变体，其中所述异源部分包含IgG重链的恒定区。
29.一种ActRIIB融合蛋白，其含有来源于SEQ ID NO：2的ActRIIB序列的部分和第二个部分多肽，其中所述来源于SEQ ID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸22-24的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸133或134的任一个处结束的序列，其中所述ActRIIB融合蛋白另外在不超过5个氨基酸的位置与SEQ ID NO：2序列不同，其中所述ActRIIB蛋白在细胞型测定中抑制经由肌肉生长抑制素和/或GDF11的信号转导。
30.权利要求29的变体，其中所述蛋白在ActRIIB的内源N-X-S/T序列以外的位置和在配体结合袋之外的位置包含至少一个N-X-S/T序列。
31.权利要求30的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQ ID NO：2的24位的位置包含N，且在对应于SEQ ID NO：2的26位的位置包含S或T。
32.权利要求29的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQ ID NO：2的64位的位置包含R或K。
33.权利要求29的变体ActRIIB蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是位于配体结合袋中的保守改变。
34.权利要求29的变体ActRIIB蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是在选自K74、R40、Q53、K55、F82和L79的一个或多个位置的改变。
35.权利要求29-34中任一项的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白为进一步含有异源部分的融合蛋白。
36.权利要求35的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述蛋白为同二聚体。
37.权利要求35的ActRIIB融合蛋白的变体，其中所述异源部分包含IgG重链的恒定区。
38.一种变体ActRIIB融合蛋白，其含有来源于SEQ ID NO：2的ActRIIB序列的部分和第二个部分多肽，其中所述来源于SEQ ID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸20-29的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸109-134的任一个处结束的序列，其中所述ActRIIB融合蛋白在SEQ ID NO：2的64位具有精氨酸(R)、赖氨酸(K)或组氨酸(H)，并在细胞型测定中抑制经由活化素、肌肉生长抑制素和/或GDF11的信号转导。
39.权利要求38的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于SEQID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸21-29的任一个处开始并在SEQ ID NO：4的氨基酸118-134的任一个处结束的序列。
40.权利要求38的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于SEQID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸21-29的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸128-134的任一个处结束的序列。
41.权利要求38的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于SEQID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸21-24的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸109-134的任一个处结束的序列。
42.权利要求38的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于SEQID NO：2的部分对应于在SEQID NO：2的氨基酸21-24的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸118-134的任一个处结束的序列。
43.权利要求38的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于SEQID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸21-24的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸128-134的任一个处结束的序列。
44.权利要求38的变体ActRIIB融合蛋白，所述变体ActRIIB融合蛋白相对于SEQ ID NO：2序列进一步包含一个或多个修饰，所述修饰赋予选自以下的特性：(a)相对于活化素信号转导的抑制更大的GDF11或GDF8信号转导抑制；(b)增加的血清半衰期；和(c)包括(a)和(b)这二者。
45.一种变体ActRIIB融合蛋白，其含有来源于SEQ ID NO：2的ActRIIB序列的部分和第二个部分多肽，其中所述来源于SEQ ID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸20-29的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸109-133的任一个处结束的序列，其中所述ActRIIB融合蛋白在SEQ ID NO：2的64位具有精氨酸(R)、赖氨酸(K)或组氨酸(H)，并在细胞型测定中抑制经由活化素、肌肉生长抑制素和/或GDF11的信号转导。
46.权利要求45的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于SEQID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸20-29的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸118-133的任一个处结束的序列。
47.权利要求45的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于SEQID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸20-29的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸128-133的任一个处结束的序列。
48.权利要求45的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于SEQID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸20-24的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸109-133的任一个处结束的序列。
49.权利要求45的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于SEQID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸20-24的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸118-133的任一个处结束的序列。
50.权利要求45的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述来源于SEQID NO：2的部分对应于在SEQ ID NO：2的氨基酸20-24的任一个处开始并在SEQ ID NO：2的氨基酸128-133的任一个处结束的序列。
51.权利要求45的变体ActRIIB融合蛋白，所述变体ActRIIB融合蛋白相对于SEQ ID NO：2序列进一步包含一个或多个修饰，所述修饰赋予选自以下的特性：(a)相对于活化素信号转导的抑制更大的GDF11或GDF8信号转导抑制；(b)增加的血清半衰期；和(c)包括(a)和(b)这二者。
52.权利要求38-51中任一项的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述蛋白为同二聚体。
53.权利要求38-51中任一项的ActRIIB融合蛋白的变体，其中所述异源部分包含IgG重链的恒定区。
54.权利要求53的变体ActRIIB融合蛋白，其中所述异源部分为Fc结构域。
55.一种变体ActRIIB蛋白，其含有与SEQ ID NO：2的氨基酸29-109的序列至少80％相同但非100％相同的氨基酸序列，其中对应于在SEQ ID NO：4的64的位置为K，其中所述变体ActRIIB蛋白在细胞型测定中抑制经由活化素、肌肉生长抑制素和/或GDF11的信号转导。
56.权利要求55的变体ActRIIB蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变位于配体结合袋之外。
57.权利要求55的变体ActRIIB蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是位于配体结合袋内的保守改变。
58.权利要求55的变体ActRIIB蛋白，其中SEQ ID NO：2序列的至少一个改变是在选自K74、R40、Q53、K55、F82和L79的一个或多个位置的改变。
59.权利要求55的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白在SEQ IDNO：2的内源N-X-S/T序列以外的位置和在配体结合袋之外的位置包含至少一个N-X-S/T序列。
60.权利要求55的变体ActRIIB蛋白，其中所述蛋白相对于SEQID NO：2序列包含一个或多个修饰，所述修饰赋予选自以下的特性：(a)相对于活化素信号转导的抑制更大的GDF11或GDF8信号转导抑制；(b)增加的血清半衰期；和(c)包括(a)和(b)这二者。
61.包含权利要求1-60中的任一项的蛋白的药物制剂。
62.一种治疗患有与肌肉损失或不足的肌肉生长相关的疾病的患者的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求61的药物制剂。
63.权利要求62的方法，其中所述患者患有肌肉萎缩。
64.权利要求62的方法，其中所述患者患有肌营养不良。
65.权利要求64的方法，其中所述肌营养不良为Duchenne肌营养不良。
66.权利要求64的方法，其中所述患者为青少年，且治疗开始于诊断为患有Duchenne肌营养不良后的1-5年内。
67.权利要求62的方法，其中所述肌营养不良为FSH肌营养不良。
68.权利要求62的方法，其中所述患者患有ALS。
69.权利要求68的方法，其中所述患者在诊断为患有ALS后接受治疗。
70.权利要求62的方法，其中所述疾病为与癌症或癌症治疗相关的恶病质。
71.权利要求70的方法，其中所述疾病为与前列腺癌治疗相关的肌肉损失。
72.权利要求70的方法，其中所述疾病为与肿瘤相关的肌肉损失。
73.权利要求72的方法，其中所述肿瘤为结肠癌肿瘤。
74.一种治疗患有与神经退化相关的疾病的患者的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求61的药物制剂。
75.权利要求74的方法，其中所述疾病为肌萎缩性侧索硬化。
76.一种降低患者体脂肪含量或降低体脂肪含量的增加速率的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求61的药物制剂。
77.一种治疗患者与不需要的体重增加相关的疾病的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求61的药物制剂。
78.权利要求77的方法，其中所述疾病选自肥胖、严重的或病态的肥胖、非胰岛素依赖性糖尿病(NIDDM)、心血管疾病、癌症、高血压、骨关节炎、中风、呼吸系疾病和胆囊疾病。
79.一种降低胆固醇和/或甘油三酯的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求61的药物制剂。
80.一种治疗骨骼肌减少症的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求61的药物制剂。
81.一种ActRIIB-Fc蛋白，其含有SEQ ID NO：5的氨基酸序列。
82.权利要求81的ActRIIB-Fc蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQID NO：5的5位的位置具有N。
83.权利要求81的ActRIIB-Fc蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQID NO：5的60位的位置具有D或E。
84.权利要求82的ActRIIB-Fc蛋白，其中所述蛋白在对应于SEQID NO：5的60位的位置具有D或E。
85.权利要求81的ActRIIB-Fc蛋白，其中所述蛋白为二聚体。
86.权利要求82的ActRIIB-Fc蛋白，其中所述蛋白为二聚体。
87.权利要求83的ActRIIB-Fc蛋白，其中所述蛋白为二聚体。
88.权利要求84的ActRIIB-Fc蛋白，其中所述蛋白为二聚体。
89.一种药物制剂，其含有权利要求81-88的任一项的蛋白。
90.一种治疗患有与肌肉损失或不足的肌肉生长相关的疾病的患者的方法，所述方法包括给予所述患者有效量的权利要求89的药物制剂。
91.权利要求90的方法，其中所述患者患有肌肉萎缩。
92.权利要求90的方法，其中所述患者患有肌营养不良。
93.权利要求92的方法，其中所述肌营养不良为Duchenne肌营养不良。
94.权利要求93的方法，其中所述患者为青少年，且治疗开始于诊断为患有Duchenne肌营养不良后的1-5年内。
95.权利要求92的方法，其中所述肌营养不良为FSH肌营养不良。
96.权利要求90的方法，其中所述患者患有ALS。
97.权利要求96的方法，其中所述患者在诊断为患有ALS后接受治疗。
98.权利要求90的方法，其中所述疾病为与癌症或癌症治疗相关的恶病质。
99.权利要求98的方法，其中所述疾病为与前列腺癌治疗相关的肌肉损失。
100.权利要求98的方法，其中所述疾病为与肿瘤相关的肌肉损失。
101.权利要求100的方法，其中所述肿瘤为结肠癌肿瘤。
102.一种治疗患有与神经退化相关的疾病的患者的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求89的药物制剂。
103.权利要求102的方法，其中所述疾病为肌萎缩性侧索硬化。
104.一种降低患者的体脂肪含量或降低体脂肪含量的增加速率的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求89的药物制剂。
105.一种治疗患者的与不需要的体重增加相关的疾病的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求104的药物制剂。
106.权利要求105的方法，其中所述疾病选自肥胖、严重的或病态的肥胖、非胰岛素依赖性糖尿病(NIDDM)、心血管疾病、癌症、高血压、骨关节炎、中风、呼吸系疾病和胆囊疾病。
107.一种降低胆固醇和/或甘油三酯的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求89的药物制剂。
108.一种治疗骨骼肌减少症的方法，所述方法包括给予患者有效量的权利要求107的药物制剂。
109.权利要求61或89的药物制剂在制备用于治疗与肌肉损失或不足的肌肉生长相关的疾病的药物中的用途。
110.用于治疗与肌肉损失或不足的肌肉生长相关的疾病的权利要求61或89的药物制剂。
111.权利要求61或89的药物制剂在制备用于治疗与神经退化相关的疾病的药物中的用途。
112.用于治疗与神经退化相关的疾病的权利要求61或89的药物制剂。
113.权利要求61或89的药物制剂在制备用于降低患者的体脂肪含量或降低患者的体脂肪含量的增加速率的药物中的用途。
114.用于降低患者的体脂肪含量或降低患者的体脂肪含量的增加速率的权利要求61或89的药物制剂。
115.权利要求61或89的药物制剂在制备用于治疗与患者的不需要的体重增加相关的疾病的药物中的用途。
116.用于治疗与患者的不需要的体重增加相关的疾病的权利要求61或89的药物制剂。
117.权利要求61或89的药物制剂在制备用于降低胆固醇和/或甘油三酯的药物中的用途。
118.用于降低胆固醇和/或甘油三酯的权利要求61或89的药物制剂。
119.权利要求61或89的药物制剂在制备用于治疗骨骼肌减少症的药物中的用途。
120.用于治疗骨骼肌减少症的权利要求61或89的药物制剂。
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