CN101687047A - 治疗疾病、恶性肿瘤和障碍的靶向断裂生物分子缀合物及其生产方法 - Google Patents

治疗疾病、恶性肿瘤和障碍的靶向断裂生物分子缀合物及其生产方法 Download PDF

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N·布牢德
C·康托
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Abstract

本发明涉及用于核酸和多肽定向靶向的断裂生物分子缀合物的组合物及其生产方法。更优选地，所述组合物和方法能够使用断裂生物分子缀合物用于疾病、恶性肿瘤、障碍的治疗和筛选。在一些实施方案中，所述断裂生物分子缀合物包含与探针缀合的断裂效应蛋白片段，并且两个探针与靶核酸或靶多肽，例如致病核酸序列或致病蛋白的相互作用使得断裂效应片段在一起以促进效应分子的重装配。依赖于该效应分子，蛋白质互补导致细胞学效应，特别是用于治疗疾病，恶性肿瘤和障碍。

Description

治疗疾病、恶性肿瘤和障碍的靶向断裂生物分子缀合物及其生产方法
交叉引用的申请
本申请要求2006年10月27日递交的美国临时申请60/854,892的根据35U.S.C.119(e)的利益，该临时申请的内容引入本文作为参考。
发明领域
本发明涉及用于核酸和多肽定向靶向的断裂生物分子缀合物的组合物及其生产方法。更优选地，所述组合物和方法能够使用断裂生物分子缀合物用于治疗疾病、恶性肿瘤和障碍。
发明背景
许多类型的肿瘤/癌症(包括白血病、淋巴瘤、肉瘤、腺瘤)、病毒疾病(包括HIV/AIDS、禽流感、SARS)和其他疾病是由于细胞携带疾病特异性RNA，其编码引起障碍的蛋白质或致病蛋白。开发了一些通过反义寡核苷酸、核糖体和小干扰RNA(siRNA)用于实现病原RNA的序列特异性沉默或降解的治疗方法。然而，即使在病理性细胞的治疗中使用了这些技术和方法，这些细胞仍然活着，其可能导致疾病的复发或倒退。
另一种策略是利用免疫毒素，其优先向病理性细胞递送蛋白毒素，从而选择性地杀死它们。不过，高毒性和高免疫原性限制了免疫毒素的临床应用。在这些情况下，高毒性是由于使用了完整毒素与递送抗体连接，因此，尽管效力较低，但毒素也可能以健康细胞为靶向。高免疫原性是由于抗毒素抗体的再生，其在血流中无保护地循环，直至其被递送抗体递送至靶细胞。
免疫毒素通常包含靶向部分，如具有细胞类型选择性、与蛋白毒素或抗体强效连接的配体、生长因子或抗体(Hall等，2001；Cancer Res；81；93-124)。该靶向部分识别并递送整个分子到恶性细胞表面的特异性受体上。然后毒素通过以下机制触发细胞死亡：(i)到达胞质并催化细胞重要程序失活，或(ii)修饰肿瘤细胞膜。免疫毒素中所用的毒素标记有靶向部分，其通常是识别并结合到癌细胞上特异性表达的表面受体上的抗体或者是癌细胞上特异性表达的表面受体的配体。常用的免疫毒素使用了与单克隆抗体(MAb)缀合的核糖核酸酶(Hurset等，2002；43；953-959)，其通常以癌细胞的表面受体为靶向，并携带能够以单分子杀死细胞的毒素(Yamaizumi等，1978；15：245-250；Eiklid等，1980；126：321-326)。
使用重组免疫毒素有一些主要的限制，特别是特异性是由靶抗原的分布定位和表达事件所决定的。在一些情况下，在靶受体不仅在肿瘤细胞中也在正常细胞中存在时，可能会出现非特异性结合和副作用。
发明概述
本发明的发明人发现了一种用于疾病、障碍和恶性肿瘤靶向治疗的断裂生物分子缀合物的制备和使用方法。更具体地，本发明涉及利用断裂生物分子缀合物治疗疾病、障碍和恶性肿瘤的方法，该断裂生物分子缀合物包含断裂效应多肽，其中各效应片段与探针缀合。两个探针与靶核酸或靶多肽，例如致病核酸序列或致病蛋白的相互作用使得效应片段在一起以促进重装配，这在本领域还被称作效应分子的“蛋白质互补”。依赖于该效应分子，蛋白质互补导致细胞学效应。本发明所述的方法是基于治疗性蛋白质互补方法。
在一些实施方案中，靶核酸是DNA或RNA，在一些实施方案中，它是编码包含突变和/或多态性的基因的核酸序列。在其它实施方案中，靶核酸是编码致病蛋白质的核酸，例如但不限于：癌基因、功能失调性表达的蛋白质，例如不恰当的蛋白质表达(即与正常情况相比，蛋白质表达的水平减少或增加)，或在不适当的组织或细胞类型中表达的蛋白质。在其它的实施方案中，靶核酸包括病原体基因组或病原体核酸，例如病毒(如HIV或禽流感病毒)或其他病原体基因组或核酸序列。在其它实施方案中，靶标是多肽，例如但不限于突变的蛋白、未折叠蛋白、来自病原体的蛋白、癌基因蛋白等。
在一些实施方案中，断裂生物分子缀合物的效应分子组分是毒素，例如细菌或植物毒素。在其它实施方案中，效应分子是核酸酶，例如脱氧核糖核酸酶或核糖核酸酶。在其他实施方案中，效应分子是细胞毒素，如细胞因子，在另外的实施方案中，效应分子是蛋白酶分子，在另外的实施方案中，效应分子诱导细胞死亡途径，例如效应分子可以是促凋亡分子，如Bad、bax和其他本领域技术人员公知的促凋亡蛋白。在另外的实施方案中，效应分子抑制细胞死亡或诱导细胞存活途径的诱导，例如抗凋亡分子，如bcl-2家族和IAP蛋白家族成员。
在另一个实施方案中，效应分子是催化第二试剂成为细胞毒分子的致敏分子，例如但不限于如催化前药别嘌呤醇成为具有细胞毒功能的分子的HGPRT等效应分子。本文所公开的方法中有用的效应分子的其他实例包括修饰靶核酸或靶多肽的分子，例如分别使基因表达沉默或诱导蛋白质降解的DNA甲基转移酶和泛素化E3酶。
在一些实施方案中，断裂生物分子缀合物的探针组分是核酸，例如DNA、RNA、PNA、pcPNA等，在其他实施方案中，探针是多肽。核酸和多肽探针都能够结合并识别核酸和多肽靶标。
在一些实施方案中，本文公开的断裂生物分子缀合物能够诱导细胞死亡，并包含能行使此功能的效应分子。在这些实施方案中，断裂生物分子缀合物可用于治疗癌症、病原体(如病毒感染)以及任何其他障碍或疾病，例如其中靶细胞死亡是期望的功能的免疫性疾病。
在一些实施方案中，可用于本文所公开的方法中的断裂生物分子缀合物能够降解靶核酸或靶多肽，并包含能够行使此功能的效应分子，例如效应分子如蛋白酶或DNA/RNA核酸酶。在一个实施方案中，断裂核酸可用于许多治疗应用，例如用于治疗和/或预防癌症、病原体感染，以及治疗细胞，以及致病核酸和/或致病多肽表达引发的障碍。在一些实施方案中，致病核酸和/或致病多肽的表达可以是突变的结果，例如，单核酸多态性(SNPs)等。在一些实施方案中，本文中公开的断裂生物分子缀合物在治疗这样的疾病或障碍中是有用的，在该疾病或障碍中，蛋白质的表达对该疾病的至少一种症状起全部或部分的作用。在一些实施方案中，可用本文所公开的方法治疗的疾病包括，例如但不限于神经退行性疾病、免疫障碍、癌症以及致病核酸/多肽的存在。
在其他实施方案中，本文所公开的断裂生物分子缀合物能够通过第二试剂使细胞对之后的损害敏感，并包含效应分子，该效应分子是能够催化前药成为作为细胞毒素发挥作用的分子的酶或分子。在这些实施方案中，致敏断裂生物分子缀合物可用于靶细胞中的选择性细胞死亡。该元件是有用的，当细胞死亡需要多种损害时是特别有用的，例如用于药物耐药性癌症以及病毒感染的细胞的治疗。
在本发明的另一个实施方案中，提供一种药物组合物的生产方法，所述药物组合物包含断裂生物分子缀合物。在一个这样的实施方案中，药物是一种用于给予所述断裂生物分子缀合物的新的递送方法，该方法例如通过预装聚合物纳米颗粒和/或阳离子脂质体进行。
本发明的一个方面涉及一种包含断裂效应分子的断裂生物分子缀合物，其中断裂效应多肽片段与特异性针对靶核酸或靶多肽的至少两个探针中的一个缀合，其中该靶核酸或靶多肽存在于患有疾病、恶性肿瘤或障碍的细胞中，其中探针与靶核酸或靶多肽的结合重构该效应分子，并且其中该效应分子对该细胞是致死的；和/或使该细胞对另一个化合物敏感；和/或减轻疾病、恶性肿瘤或障碍。
在一些实施方案中，断裂生物分子缀合物可以包含断裂效应分子，该断裂效应分子包含至少两个效应分子多肽片段；其中所述片段：(a)为活化的构象；(b)不被自身激活；(c)进一步包含探针；和(d)以在靶核酸或多肽存在时互补以实时重构活性效应分子。
本发明的另一方面涉及用于治疗或降低个体疾病或障碍影响的方法，该方法包括给予所述个体有效量的本文所公开的断裂生物分子缀合物的药物组合物，所述断裂生物分子缀合物包含断裂效应分子，其中各断裂效应多肽片段与特异性针对特定目的核酸或目的多肽的两个探针中的至少一个结合，该目的核酸或目的多肽与疾病或障碍相关；并形成活性效应分子，其中至少两个探针与疾病或障碍相关的靶核酸或多肽的结合促进了活性效应分子的形成。
在一些实施方案中，断裂效应分子是毒素分子或其片段，或者是免疫毒素或其片段。在一些实施方案中，作为毒素或免疫毒素的断裂效应分子是，但不限于：蛋白毒素，细菌毒素及植物毒素。可用作本发明所公开的方法中的效应分子的植物毒素的例子包括但不限于植物全毒素(planthalotoxin)，II类核糖体失活蛋白，植物半毒素，I类核糖体失活蛋白。可用作本发明所公开的方法中的效应分子的植物毒素进一步的例子包括但不限于皂草素(SAP)；美洲商陆抗病毒蛋白(PAP)；异株腹泻毒蛋白1(bryodin 1)；三角梅核糖体失活蛋白(bouganin)和多花白树毒蛋白(gelonin)或其天然存在的变体或基因工程变体或片段。
可用于本发明所公开的方法中的植物毒素的例子包括但不限于炭疽毒素；白喉毒素(DT)；假单胞菌内毒素(PE)；链球菌溶血素O；或其天然存在的变体或基因工程变体或片段。
可用作本发明所公开的方法中的效应分子的植物毒素的进一步例子包括但不限于蓖麻毒蛋白A链(RTA)；蓖麻毒蛋白B(RTB)；相思豆毒蛋白；槲寄生；凝集素和莫迪素或其天然存在的变体或基因工程变体或片段。在一些实施方案中，植物毒素是核毒素(ribotoxin)，例如但不限于蓖麻毒蛋白A链(RTA)。
在一些实施方案中，断裂效应分子是细胞毒分子或其片段，例如细胞因子，例如但不限于IL-1；IL-2；IL-3；IL-4；IL-13；干扰素α；肿瘤坏死因子-α(TNFα)；IL-6；粒细胞集落刺激因子(G-CSF)；GM-CSF或其天然变体或基因工程变体。
在进一步的实施方案中，植物毒素可以是核酸酶，例如但不限于帚曲菌素(sarcin)；局限曲菌素。在一些实施方案中，可用于本文所公开的方法中的断裂效应分子是核酸酶或具有核酸内切活性，例如DNA核酸酶或DNA核酸内切酶，例如DNA核酸内切酶I或其天然变体或基因工程变体。在可选的实施方案中，核酸可以是RNA核酸酶或RNA核酸内切酶，例如但不限于RNA核酸内切酶I；RNA核酸内切酶II；RNA核酸内切酶III。在一些实施方案中，RNA核酸酶可以是例如但不限于血管生长素(angliogenin)、Dicer、核糖核酸酶A或其变体或片段。
在可选的实施方案中，可用于本文所公开的方法中的效应分子包括蛋白水解酶，例如但不限于半胱天冬酶(caspase)；钙蛋白酶(calpain)；组织蛋白酶；蛋白内切酶；颗粒酶；基质金属蛋白酶；胃蛋白酶；链霉蛋白酶；朊酶；蛋白酶；凝乳酶；胰蛋白酶或其变体或片段。
本发明的另一方面涉及断裂生物分子缀合物，该断裂生物分子缀合物包含能够诱导细胞中细胞死亡途径的断裂效应分子。在这样的实施方案中，可用于本文所公开的方法中的效应分子包括促凋亡分子，例如但不限于Hsp90；TNFα；DIABLO；BAX；Bcl-2的抑制因子；Bad；聚ADP核糖聚合酶1(PARP-1)：第二线粒体来源的半胱天冬酶激活因子(SMAC)；凋亡诱导因子(AIF)；Fas(也称为Apo-1或CD95)；Fas配体(FasL)或其变体或片段。
本发明的另一方面涉及断裂生物分子缀合物，该断裂生物分子缀合物包含能够在细胞中抑制细胞死亡途径或诱导细胞存活途径的断裂效应分子。在这样的实施方案中，可用于本文所公开的方法中的效应分子包括抗凋亡分子，例如但不限于bcl-2；Bcl-XL；Hsp27；凋亡蛋白抑制因子(IAP)。
本发明的另一方面涉及断裂生物分子缀合物，该断裂生物分子缀合物包含能够在细胞中使细胞对一种或多种第二试剂敏感的断裂效应分子。在这样的实施方案中，可用于本文所公开的方法的效应分子包括但不限于β-葡糖醛酸酶；次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶；β-内酰胺酶；羧酸酯酶HCE1；过氧化物酶及其变体或片段。在一些实施方案中，第二试剂是抗病毒药物；选自奥斯他韦(oseltemivir)、别嘌呤醇。
本发明的另一方面涉及断裂生物分子缀合物，该断裂生物分子缀合物包含能够标记靶多肽用于蛋白质降解的效应分子。在这样的实施方案中，可用于本文所公开的方法的效应分子包括但不限于泛素；小泛素相关修饰因子(SUMO)；DNA甲基转移酶(DNA MTase)；组蛋白乙酰化酶(HAT)及其变体或片段。
在一些实施方案中，本文所公开的断裂生物分子缀合物可用于治疗由致病核酸导致的疾病或障碍。这些疾病或障碍的例子包括但绝不限于癌症；神经疾病；退行性疾病；炎症性疾病；病原体感染。
在一些实施方案中，可用本文所公开的断裂生物分子缀合物治疗的癌症包括例如但不限于原发性间充质瘤(肉瘤)；纤维肉瘤；粘液肉瘤；脂肪肉瘤；软骨肉瘤；骨源性肉瘤；血管肉瘤；内皮肉瘤；淋巴管肉瘤；滑膜肉瘤；间皮肉瘤；尤文氏肿瘤；粒细胞白血病；单核细胞白血病；恶性白血病；淋巴细胞性白血病；浆细胞瘤；平滑肌肉瘤；和横纹肌肉瘤；原发性上皮癌(癌)；鳞状细胞或表皮癌；基底细胞癌；汗腺癌；皮脂腺癌；腺癌；乳头状癌；乳头状腺癌；囊腺癌；髓样癌；未分化癌(单纯癌)；支气管癌；支气管肺癌；黑色素癌；肾细胞癌；肝细胞癌；胆管癌；移行细胞癌；鳞状细胞癌；绒毛膜癌；精原细胞瘤；胚胎癌；恶性畸胎瘤；畸胎癌；白血病；急性淋巴细胞性白血病和急性髓细胞性白血病(髓性、早幼粒性，髓单核细胞性；单核细胞性和红细胞白血病)；慢性白血病；慢性髓细胞(粒细胞性)白血病；慢性淋巴细胞性白血病；真性红细胞增多症；淋巴瘤；何杰金氏病；非何杰金氏病；多发性骨髓瘤；原发性巨球蛋白血症；重链病。在一些实施方案中，癌症是淋巴癌(lymphia)；白血病；肉瘤；腺瘤，在一些实施方案中，癌症是急性淋巴细胞性白血病(ALL)。
在一些实施方案中，可用本文所公开的断裂生物分子缀合物治疗的神经疾病或障碍包括例如但不限于阿尔茨海默氏病；帕金森氏病；亨廷顿氏病；多聚谷氨酰胺疾病；肌萎缩性侧索硬化(ALS)。
在一些实施方案中，可用本文所公开的断裂生物分子缀合物治疗的病原体包括例如但不限于流感、病毒、细菌、真菌、寄生虫或酵母。
在可选择的实施方案中，可用本文所公开的断裂生物分子缀合物治疗的疾病是对疾病的遗传易感性。
在一些实施方案中，给予本文所公开的断裂生物分子缀合物的个体是哺乳动物，例如人。在一些实施方案中，将断裂生物分子缀合物给予细胞，例如体内细胞。在可选择的实施方案中，细胞从个体获得并离体给予药物组合物，并且可以例如移植回该个体，例如人类个体。
在一些实施方案中，断裂生物分子缀合物由包涵体制备，在可选择的实施方案中，断裂生物分子缀合物由使包涵体形成最小化的无细胞体系或细菌表达系统制备。
在一些实施方案中，断裂生物分子缀合物通过以下方式给予细胞：泵；直接注射；局部施用；经皮内、皮下给予个体；静脉内；淋巴管内；淋巴结内；粘膜内或肌内给药。可选择地，断裂生物分子缀合物可通过预装的聚合物纳米颗粒和/或阳离子脂质体给予细胞。
在一些实施方案中，与核酸结合基序结合的断裂效应分子在所述的细胞中由表达载体表达，其中该载体通过常规手段引入细胞。在一些实施方案中，载体还包含效应分子。
在一些实施方案中，靶核酸包括致病靶核酸序列，例如但不限于DNA、RNA，例如致病DNA或致病RNA。在一些实施方案中，致病DNA包含至少一个突变和/或多态性。在一些实施方案中，靶核酸序列可以包括病原DNA或RNA，例如源于病毒的病原DNA或RNA。在一些实施方案中，可以被本文所公开的方法作为靶向的病原DNA或RNA包括例如但不限于AIDS/HIV；禽流感；SARS；甲型肝炎；乙型肝炎；丙型肝炎；流行性感冒；水痘；腺病毒，HSV-2；HSV-II；牛瘟鼻病毒；艾柯病毒(echnovirus)；轮状病毒；呼吸道合胞病毒；乳头状瘤病毒；乳多空病毒；巨细胞病毒；echinovirus；abovirus；汉坦病毒；柯萨奇病毒；麻疹病毒；腮腺炎病毒；风疹病毒；脊髓灰质炎病毒；人免疫缺陷病毒I型(HIV-I)、人免疫缺陷病毒II型(HIV-II)；禽和/或鸟流感病毒；埃博拉病毒；其他病毒。
在一些实施方案中，被断裂生物分子缀合物作为靶向的靶多肽包括致病多肽，例如包括但不限于相对正常非致病多肽具有异常构象的致病多肽。
在一些实施方案中，细胞是体内的或体外的。
在一些实施方案中，本文所公开的断裂生物分子缀合物包含探针，该探针是核酸结合基序，例如但不限于如DNA、RNA、PNA、LNA、pcPNA、DNA结合蛋白、RNA结合蛋白或其类似物或片段等的核酸结合基序。
在可选择的实施方案中，本文所公开的断裂生物分子缀合物包含探针，该探针是多肽检测蛋白。在一些实施方案中，多肽检测蛋白可断裂为至少两个片段，其中各片段与两个或两个以上效应蛋白片段结合，且其中该检测多肽片段与靶核酸或靶多肽的结合重构检测蛋白和活性效应蛋白。在进一步的实施方案中，多肽检测蛋白是多结构域多肽检测蛋白，例如其中多结构域多肽检测蛋白的各结构域与两个或两个以上效应蛋白片段结合，且其中该检测蛋白的结构域与靶核酸或靶多肽的结合重构检测蛋白和活性效应蛋白。
本发明的另一方面提供了细胞死亡断裂生物分子缀合物，该断裂生物分子缀合物包含断裂效应分子，其中断裂效应多肽片段包含至少两个各自与两个或两个以上探针缀合的多肽片段，其中在特定靶核酸或靶多肽存在下，所述断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子，该活性效应分子能够在细胞中启动细胞死亡途径。
在一些实施方案中，本发明提供了利用细胞死亡断裂生物分子缀合物治疗癌症的方法，该方法包括使肿瘤细胞与细胞死亡断裂效应分子接触；其中(i)断裂效应多肽片段与特异性针对癌症障碍相关的特定靶核酸或靶多肽的探针缀合；并且其中(ii)在肿瘤相关的特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子。
在一些实施方案中，本发明提供了利用细胞死亡断裂生物分子缀合物治疗病原体感染的方法，该方法包括使病原体感染的细胞与细胞死亡断裂效应分子接触；其中(i)断裂效应多肽片段与对病原体感染相关的特定靶核酸或靶多肽特异性的探针缀合；并且其中(ii)在病原体感染相关的特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子。
在一些实施方案中，细胞死亡断裂生物分子缀合物可用于杀死含有病理性核酸和/或病理性多肽例如由于病理作用的影响在细胞中发生变化的靶核酸或靶多肽的细胞。在一些实施方案中，细胞死亡断裂生物分子缀合物的靶核酸编码癌基因或原癌基因，例如，但不限于p63；p73；gp40(v-fms)；p21(ras)；p55(v-myc)；p65(gag-jun)；pp60(v-src)；v-abl；v-erb；v-erba；v-fos或其变体。或者，细胞死亡断裂生物分子缀合物可用于检测致病蛋白质或致病核酸，其中该病原体是例如但不限于流行性感冒、病毒、细菌、真菌、寄生虫或酵母。
在一些实施方案中，所述的病毒选自AIDS/HIV；禽流感；SARS；甲型肝炎；乙型肝炎；丙型肝炎；流行性感冒；水痘；腺病毒，HSV-2；HSV-II；牛瘟鼻病毒；艾柯病毒；轮状病毒；呼吸道合胞病毒；乳头状瘤病毒；乳多空病毒；巨细胞病毒；echinovirus；abovirus；汉坦病毒；柯萨奇病毒，麻疹病毒，流行性腮腺炎病毒，风疹病毒；脊髓灰质炎病毒；HIV-I、HIV-II；禽和/或鸟流感病毒；埃博拉病毒；其他病毒。
在一些实施方案中，断裂生物分子缀合物，如细胞死亡断裂生物分子缀合物可用于以核酸或靶向多核酸为靶向，例如但不限于v-fms；v-myc；v-src；v-abl；v-erb；v-erba；v-fos；M1蛋白；病毒样颗粒(VPL)。
本发明的另一方面，断裂生物分子缀合物是降解断裂生物分子缀合物，其包含断裂效应分子，其中断裂效应多肽片段包含至少两个各自与两个或两个以上探针缀合的多肽片段，其中在特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子，该活性效应分子能够在细胞中降解靶核酸或靶多肽，或诱导靶核酸或靶多肽的降解。
在一些实施方案中，降解断裂生物分子缀合物可用于治疗癌症，例如，所述的方法包括使肿瘤细胞与细胞死亡断裂效应分子接触；其中(i)断裂效应多肽片段与特异性针对癌症障碍相关的特定靶核酸或靶多肽的探针缀合；并且其中(ii)在肿瘤相关的特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子。
在进一步的实施方案中，本文所公开的降解断裂生物分子缀合物可用于治疗病原体感染的方法中，该方法包括使病原体感染的细胞与细胞死亡断裂效应分子接触；其中(i)断裂效应多肽片段与特异性针对病原体感染相关的特定靶核酸或靶多肽的探针缀合；并且其中(ii)在病原体感染相关的特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子。
在进一步的实施方案中，本文所公开的降解断裂生物分子缀合物可用于治疗疾病或障碍的方法中，该方法包括使病原体感染的细胞与细胞死亡断裂效应分子接触；其中(i)断裂效应多肽片段与特异性针对病原体感染相关的特定靶核酸或靶多肽的探针缀合；并且其中(ii)在所述疾病或障碍相关的特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子。
在一些实施方案中，本文所公开的降解断裂生物分子缀合物用于靶核酸，例如病理性核酸或靶多肽，例如病理性多肽的降解，其中靶核酸或靶多肽确定为受病理影响的核酸和多肽。在一些实施方案中，降解断裂生物分子缀合物的靶核酸编码癌基因或原癌基因，例如但不限于p63；p73；gp40(v-fms)；p21(ras)；p55(v-myc)；p65(gag-jun)；pp60(v-src)；v-abl；v-erb；v-erba；v-fos或其变体。另外，降解断裂生物分子缀合物可用于检测致病蛋白质或致病核酸，其中病原体例如是但不限于流行性感冒、病毒、细菌、真菌、寄生虫或酵母。
在一些实施方案中，所述病毒选自AIDS/HIV；禽流感；SARS；甲型肝炎；乙型肝炎；丙型肝炎；流行性感冒；水痘；腺病毒，HSV-2；HSV-II；牛瘟鼻病毒；艾柯病毒；轮状病毒；呼吸道合胞病毒；乳头状瘤病毒；乳多空病毒；巨细胞病毒；echinovirus；abovirus；汉坦病毒；柯萨奇病毒；麻疹病毒；流行性腮腺炎病毒；风疹病毒；脊髓灰质炎病毒；HIV-I、HIV-II；禽和/或鸟流感病毒；埃博拉病毒；其他病毒。
在一些实施方案中，断裂生物分子缀合物，如降解断裂生物分子缀合物可用于以核酸或多核酸为靶向，例如但不限于v-fms；v-myc；v-src；v-abl；v-erb；v-erba；v-fos；M1蛋白；病毒样颗粒(VPL)。
在一些实施方案中，断裂生物分子缀合物，例如降解断裂生物分子缀合物可用于治疗与病理性多肽表达相关的疾病或障碍，所述病理性多肽例如突变和/或不正确折叠的多肽。所述的疾病包括但不限于神经疾病；肾脏疾病；心血管疾病；肝脏疾病；炎症性疾病；囊性纤维化；神经退行性疾病；炎症性疾病；免疫障碍等。在一些实施方案中，降解断裂生物分子缀合物可用于治疗神经疾病，例如但不限于阿尔茨海默氏病；亨廷顿氏病；帕金森氏病；肌萎缩性侧索硬化(ALS)；脊髓损伤。
本发明的另一方面，断裂生物分子缀合物是致敏断裂生物分子缀合物，其包含断裂效应分子，其中断裂效应多肽片段包含至少两个各自与两个或两个以上探针缀合的多肽片段，其中在特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子，该活性效应分子能够使细胞对其他第二试剂敏感。
在一些实施方案中，本文所公开的致敏断裂生物分子缀合物可以用于治疗癌症，所述的方法包括使肿瘤细胞与细胞死亡断裂效应分子接触；其中(i)断裂效应多肽片段与特异性针对癌症障碍相关的特定靶核酸或靶多肽的探针缀合；并且其中(ii)在肿瘤相关的特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子。
在一些实施方案中，本文所公开的致敏断裂生物分子缀合物可用于病原体感染，该方法包括使病原体感染的细胞与细胞死亡断裂效应分子接触；其中(i)断裂效应多肽片段与特异性针对病原体感染相关的特定靶核酸或靶多肽的探针缀合；并且其中(ii)在病原体感染相关的特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子。
在一些实施方案中，本文所公开的致敏断裂生物分子缀合物用于靶核酸，例如病理性核酸或靶多肽，例如病理性多肽的降解，其中靶核酸或靶多肽确定为受病理影响的核酸和多肽。在一些实施方案中，致敏断裂生物分子缀合物的靶核酸编码癌基因或原癌基因，例如但不限于p63；p73；gp40(v-fms)；p21(ras)；p55(v-myc)；p65(gag-jun)；pp60(v-src)；v-abl；v-erb；v-erba；v-fos或其变体。另外，致敏断裂生物分子缀合物可用于检测致病蛋白质或致病核酸，其中病原体例如是但不限于流行性感冒、病毒、细菌、真菌、寄生虫或酵母。
在一些实施方案中，病毒选自AIDS/HIV；禽流感；SARS；甲型肝炎；乙型肝炎；丙型肝炎；流行性感冒；水痘；腺病毒，HSV-2；HSV-II；牛瘟鼻病毒；艾柯病毒；轮状病毒；呼吸道合胞病毒；乳头状瘤病毒；乳多空病毒；巨细胞病毒；echinovirus；abovirus；汉坦病毒；柯萨奇病毒；麻疹病毒；流行性腮腺炎病毒；风疹病毒；脊髓灰质炎病毒；HIV-I、HIV-II；禽和/或鸟流感病毒；博拉病毒；其他病毒。
在一些实施方案中，断裂生物分子缀合物，如致敏断裂生物分子缀合物可用于以核酸或多核酸为靶向，例如但不限于v-fms；v-myc；v-src；v-abl；v-erb；v-erba；v-fos；M1蛋白；病毒样颗粒(VPL)。
在一些实施方案中，断裂生物分子缀合物，例如致敏断裂生物分子缀合物包含效应蛋白，例如但不限于β-葡糖醛酸酶；次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶；β-内酰胺酶；羧酸酯酶HCE1；过氧化物酶或其变体或片段。
在本发明的另一方面，断裂生物分子缀合物是存活断裂生物分子缀合物，其包含断裂效应分子，其中断裂效应多肽片段包含至少两个各自与两个或两个以上探针缀合的多肽片段，其中在特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子，该活性效应分子能够在所述细胞中启动细胞存活途径或抑制细胞死亡途径。
在一些实施方案中，本文所公开的存活断裂生物分子缀合物可用于治疗疾病或障碍，该方法包括使肿瘤细胞与细胞死亡断裂效应分子接触；其中(i)断裂效应多肽片段与特异性针对癌症障碍相关的特定靶核酸或靶多肽的探针缀合；并且其中(ii)在疾病或障碍相关的特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子。在一些实施方案中，本文所公开的存活断裂生物分子缀合物可用于治疗与作为病理学一部分的细胞丢失相关的疾病或障碍，或者用于治疗与病理性多肽例如突变和/或不正确折叠的多肽或由于病理性核酸的表达相关的疾病或障碍。
在一些实施方案中，本文所公开的存活断裂生物分子缀合物可用于治疗疾病，例如神经疾病；肾脏疾病；心血管疾病；肝脏疾病；炎症性疾病；囊性纤维化；神经退行性疾病；炎症性疾病；免疫障碍，以及神经疾病，例如阿尔茨海默氏病、亨廷顿氏病、帕金森氏病、肌萎缩性侧索硬化(ALS)、脊髓损伤。
本发明的另一方面，断裂生物分子缀合物是替代断裂生物分子缀合物，其包含断裂效应分子，其中断裂效应多肽片段包含至少两个各自与两个或两个以上探针缀合的多肽片段，其中在特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子，该活性效应分子能够替代细胞中的功能障碍或丢失的多肽。
在一些实施方案中，本文所公开的替代断裂生物分子缀合物可用于治疗疾病或障碍的方法中，该方法包括使肿瘤细胞与细胞死亡断裂效应分子接触；其中(i)断裂效应多肽片段与特异性针对癌症障碍相关的特定靶核酸或靶多肽的探针缀合；并且其中(ii)在所述疾病或障碍相关的特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子，所述疾病或病症例如与细胞中多肽的丢失或表达减少或表达功能障碍相关的疾病或障碍。
在一些实施方案中，效应多肽或替代断裂生物分子缀合物包含与疾病相关的丢失的或功能障碍的多肽或其片段，所述疾病例如神经疾病；肾脏疾病；心血管疾病；肝脏疾病；炎症性疾病；囊性纤维化；神经退行性疾病；炎症性疾病；免疫障碍等。这类疾病的实例例如包括但不限于肌营养不良症、囊性纤维化病等。
本发明的另一方面涉及药物组合物，该药物组合物包含至少一种本文所公开的断裂生物分子缀合物，其中所述药物组合物包含预装至少一种生物分子缀合物的聚合物纳米颗粒。
附图简述
图1显示用断裂毒素靶向杀死病理性细胞以及用于靶向杀死ALL细胞的毒素的基于核酸的重装配的示意图。通过无免疫源性载药载体(聚合物纳米颗粒、阳离子脂质体等)将两个具有与RNA识别臂相连的半毒素的蛋白-寡核苷酸构建体从血液递送至细胞，该识别臂与致病RNA结合。致病RNA(内源性癌基因RNA或病毒源性RNA)只存在染病细胞中；因此，它是这些异常细胞的标志物，并作为用于断裂毒素选择性自杀重装配的骨架。为避免可能的细胞内解核酶的降解，可使用生物稳定的寡核苷酸类似物。
图2显示蓖麻毒蛋白A结构的带状示意图。此处可清晰地看出蓖麻毒蛋白A毒素(RTA)的两个主要的亚结构域：由数个β折叠(箭头)形成的结构域I和α螺旋结构域II。
图3显示TEL-AML1基因融合物的结构。(a)参与(12；21)(p13；q22)的TEL和AML1基因的外显子/内含子结构的示意图。指出了着丝粒(cen)和端粒(tel)的方向、外显子编号和相关的断裂点区域。(b)TEL-AML1融合转录物的示意图。除了当上游基因的最后一个(39)核酸被指出时，融合基因转录物下的数字是指参与的外显子的第一个(59)核苷酸。大多数t(12；21)-阳性患者因为在AML1内含子1中的断裂点而具有较大的转录物，但选择性剪接可以使AML1外显子2跳过，导致在某些患者中有两个PCR产物。在少数患者中AML1断裂点位于内含子2中，产生没有AML1外显子2的较短转录物。箭头指示5个引物的相对位置；数字指每个引物的第59个核酸的位置(Van Dongen等，1999)。
图4显示蓖麻毒蛋白A链预测的二级结构(预测蛋白，H-螺旋，E-fl-片层，L-环)和蛋白断裂的提示位点(箭头)。
图5显示蓖麻毒蛋白片段克隆以及与靶向特异性寡核苷酸偶联的蛋白质(对burbulis等人，2005的改进)。图5A显示作为与蛋白质内含子的融合物的克隆的蓖麻毒蛋白A片段的示意图，图5B显示在5’末端用假半胱氨酸修饰的寡核苷酸的化学结构。图5C显示蓖麻毒蛋白片段和修饰的寡核苷酸偶联的化学过程。星号表示在蓖麻毒蛋白片段的C-末端CBD-几丁质结合结构域的功能性半胱氨酸。
图6显示ALL断裂点序列的结构。
图7显示全长RTA的氨基酸序列(268个氨基酸)和起始断裂点部位的示意图。图7A显示测试的RNA的三个断裂点(表示为↓)。确定RTA断裂点考虑以下因素：(i)断裂点应将两个半蛋白间的对活性重要的氨基酸分开；(ii)断裂点应该位于非结构区(使引入的对断裂半蛋白的结构性干扰最小)；(iii)断裂半蛋白与全长RTA之中的紧凑折叠单元相对应。字母：活性位点(Y81、V82、G122、Y124、E178、R181、E209、N210、W212)；字母：对RTA活性至关重要的氨基酸(R49、N79、N123、R214、R259)；
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字母：关键结构作用的氨基酸(D76、R135)。图7B显示RTA结构的带状示意图。显示蓖麻毒蛋白A毒素(RTA)的两个主要二级结构：由数个β折叠(箭头)形成的结构域I(图7B)和α螺旋结构域II(图7C)。
图8显示PCR获得以及PCR纯化方法纯化的RTA基因互补片段，以获得断裂RTA蛋白与蛋白质内含子1的N末端融合物(下标n是N-末端融合)。通过凝胶电泳估计的这些片段的大小很好地对应于预期：N1n 189bp，N2n 396bp，N3n 510bp，C1n 681bp，C2n 474bp，C3n 360bp(如果需要，包含带有用于后续克隆的限制性位点、终止密码子、末端半胱氨酸密码子的引物)。在克隆入大肠杆菌XL10细胞(克隆宿主)后，通过测序对所有PCR扩增的DNA片段进行进一步的确认和证实。
图9显示大肠杆菌BL21/DE3表达宿主的细胞粗制备物的SDS/PAGE蛋白表达图谱，该表达宿主被与蛋白质内含子1融合的中间断裂RTA基因转化。细胞在不同温度下经1mM IPTG诱导2小时(37℃)、3小时(30℃)和14小时(25℃)(+)或未诱导(-)。在所有的温度下，经诱导的细胞表现出明显的N2n-RTA和C2n-RTA断裂RTA蛋白的过表达。在后续实验中，本申请的发明人发现在30℃下诱导是进一步优化蛋白表达的最适合温度。
图10显示对可溶性和不溶性部分中过表达的断裂RTA融合蛋白的评价。在低浓度：0.05和0.1mM的诱导剂(N1n和C1n仅显示0.1mM IPTG)存在下，在30℃下进行IPTG诱导3小时。在所有的图谱中，带1和2对应于可溶性和不溶性细胞蛋白部分。预期融合蛋白的大小为：N1n-30kDa；C1n-50kDa；N2n-38kDa；C2n-40kDa。这些数据表明，断裂的RNA片段经常以包涵体形式存在。发明人发现，有必要评价不同的断裂点，以便获得两个并不构成包涵体的互补的半断裂蛋白质。特别是，可能需要检测蛋白质中4个以上，或5个以上，或6个以上，或7个以上，或8个以上，或者9个或10个以上不同的断裂点，以找到两个互补的半蛋白，使蛋白互补到一起时具有活性，单独存在时无活性。
图11显示通过N1n-RTA和蛋白质内含子1的融合物的包涵体复性，以及随后的几丁质柱结合的蛋白质内含子的自我断裂获得的N1n-RTA。第一泳道中显示预期蛋白大小为-5.5kDa的单一带，浓缩前N1n-RTA的总量约1mg。还获得了C末端与蛋白质内含子2融合的N1c-RTA(数据未显示)。
图12显示用于体外测试断裂RTA功能性重装配的蓖麻毒蛋白可断裂茎环RNA寡核苷酸。开发体外测试系统用于分析断裂/重装配的RTA蛋白的活性。图12B显示在环区采用dA设计的RTA-可断裂茎环RNA，5′-r(GGAAUCCUGCUCAGUACG)-dA-r(GAGGAACCGCAGGUU)(SEQ IDNO：1)，该环区通过对该特定核苷碱基去嘌呤以及随后的苯胺处理的RNA裂解加速该RTA反应。图12B显示PAGE分析和SYBR染色表明该RNA具有正确的长度。
图13显示利用断裂毒素靶向杀死病理性细胞的示意图，其中各断裂效应片段蛋白与断裂多肽探针缀合，该断裂多肽探针可以与核酸探针结合例如适体。两个适体与细胞中的致病RNA结合，使得与断裂效应片段缀合的断裂多肽探针结合，使得在致病靶核酸例如致病RNA存在下效应蛋白重装配并形成活性效应蛋白。为避免胞内解核酶可能的降解，可以使用生物稳定的寡核苷酸类似物。
图14显示与断裂多肽探针融合的断裂效应片段的示意图。断裂效应片段是与CBD-蛋白质内含子融合的N末端RTA片段或与CBD-蛋白质内含子融合的C末端RTA片段。
发明详述
本发明的发明人发现制备和使用用于靶向治疗疾病、障碍和恶性肿瘤以及筛选的断裂生物分子缀合物的方法。更具体地，本发明涉及使用断裂生物分子缀合物治疗疾病、障碍和恶性肿瘤的方法，所述断裂生物分子缀合物包含断裂效应多肽，其中各效应片段与探针缀合。两个探针与靶核酸或靶多肽，例如致病核酸序列或致病蛋白的相互作用使得效应片段在一起促进效应分子的重装配，在本领域还被称作“蛋白质互补”。蛋白质互补导致的细胞效应取决于该效应分子。本发明的方法基于治疗性蛋白质互补方法。在一个实施方案中，可以标记靶标和监控治疗需要以及治疗效果，例如用本文所公开的断裂生物分子缀合物治疗个体。
定义
除另有定义外，本文所用的所有技术和科学术语具有与本领域技术人员的通常理解相同的含义。Singleton等，DICTIONARY OFMICROBIOLOGY AND MOLECULAR BIOLOGY，2D ED.，John Wiley andSons，New York(1994)，以及Hale & Marham，THE HARPER COLLINSDICTIONARY OF BIOLOGY，Harper Perennial，N.Y.(1991)为技术人员提供了本发明所用的许多术语的通用词典。本文描述了优选的方法和材料，但类似或等同于本文所述的任何方法和材料均可用于实践或测试本发明。数值范围包括定义该范围的端值。除非另有说明，核酸以5′到3′方向从左至右书写；氨基酸序列以氨基到羧基方向从左到右书写。本文所述的标题并不限制发明的不同方面或实施方案，其可以参考说明书整体获得。因此，整体参考说明书来更充分定义以下定义的术语。
本文使用的术语“断裂生物分子缀合物”是指包含与探针缀合的效应分子的多肽，其中该效应分子包含这样的片段，该片段是无活性的片段，但是当结合的探针与其特定靶标，通常是核酸或多肽靶标相互作用时，则该片段能够重装配或蛋白互补形成功能性活性效应分子。
本文使用的术语“缀合”是指结合在一起形成一个实体的两个或两个以上蛋白质的连接。所述蛋白质可通过接头、化学修饰、肽接头、化学接头、共价或非共价键或蛋白质融合或本领域技术人员所知的任何方式连接在一起。该结合可以是永久性的或可逆的。在一些实施方案中，可能包含几个接头，以利用缀合物中各接头和各蛋白的所需特性。考虑将柔性接头和增加缀合物溶解度的接头用于单独使用或者与其他接头的组合，这也包括在本文内。肽接头可以通过表达编码该接头的DNA来与缀合物中的一个或多个蛋白连接。接头可以是酸裂解、光裂解和热敏性接头。
本文使用的“融合蛋白”是指两个或两个以上蛋白质的重组蛋白质。可以例如通过这样的方法制备融合蛋白：将编码一个蛋白质的核酸序列与编码另一个蛋白质的核酸结合，使得它们构成单一的开放阅读框，该阅读框可在细胞中翻译成单一的含有所有所需蛋白的多肽。蛋白的排列顺序可以不同。作为非限制性例子，编码断裂生物分子缀合物蛋白的一个片段的核酸序列来自核苷酸序列，该核酸序列编码效应片段中的一个，该效应片段与编码断裂多肽探针的基因的末端5’端或3’端按读码框融合。以这种方式，由于该基因的表达，该效应片段功能性表达并融合到多肽探针的N-末端或C-末端。在特定的实施方案中，多肽探针的修饰是这样的，该多肽探针的官能团基本上未受与效应蛋白融合的影响。
本文使用的术语“接头”是指除了制备融合蛋白以外的任何连接两个或两个以上蛋白的手段。接头可以是共价键接头或非共价键接头。共价接头的例子包括共价键，或共价地与要连接的蛋白中的一个或多个连接的接头部分。接头也可以是非共价键，例如通过金属中心如铂原子的有机金属键。对于共价键，可以使用多种官能团，如包括碳酸衍生物在内的酰胺基团、醚、包括有机和无机酯在内的酯、氨基、氨基甲酸酯、脲等。为提供连接，效应分子和/或探针可以通过氧化、羟基化、取代、还原等进行修饰，以提供偶联的位点。应理解，优选修饰不显著降低效应蛋白和/或探针的功能。
本文使用的术语“效应分子”是指多肽或编码多肽的核酸，当效应分子的两个片段在一起时，该效应分子是有功能的，并有能力产生期望的功能效果。作为非限制性的例子，效应分子的功能性效果可能诱导细胞死亡，诱导细胞毒作用，致敏细胞，降解核酸或多肽，促进细胞存活，或替换丢失和/或功能障碍的多肽等。
本文使用的术语“探针”是指与断裂生物分子缀合物的效应分子片段缀合的组分，其识别并结合靶核酸或靶多肽，并由于结合促使缀合断裂效应分子的蛋白质互补或重装配。在一些实施方案中，探针可包括核酸或多肽。
本文使用的术语“寡核苷酸”是指本发明的引物和探针，定义为包含两个或两个以上，优选三个以上的核糖核酸或脱氧核糖核酸的核酸分子。寡核苷酸确切的大小将取决于各种因素以及该寡核苷酸特定的应用和用途。本文使用的术语“探针”是指寡核苷酸、多核苷酸、核酸、RNA或DNA、或核酸类似物、多肽或探针，无论是以纯限制性酶消化物形式的天然存在的还是合成制备的，其能够与具有与该探针互补序列的核酸或互补多肽退火或与其特异性杂交。核酸探针可以是单链或双链的，其确切长度取决于许多因素，包括温度、探针来源和所采用的方法。例如，对于诊断性应用，根据靶序列的复杂性，寡核苷酸探针通常包含15-25或更多的核苷酸，但是它也可以包含较少的核苷酸。本文选择的探针与靶核酸序列或靶多肽基本互补。这意味着，探针必须是足够互补的，以便能够与其各自的靶标“特异性杂交”或退火。因此，探针不需要反映靶核酸或多肽完全互补的序列或构象。例如，在核酸探针的情况下，非互补的核酸片段可以连接在探针的5′或3′端，其余的探针序列与靶链互补。或者，非互补的碱基或更长序列可以散布于探针中，只要该探针序列与靶核酸序列具有足够的互补性以特异地退火。
本文使用的术语“特异性杂交”指两个单链核酸分子之间的缔合，该核酸分子具有充分互补序列，以使得在本领域通常使用的预定条件下可进行该杂交(有时使用术语“基本上互补”)。在一些实施方案中，该术语是指寡核苷酸与本发明的单链DNA或RNA探针中包含的基本上互补的序列杂交，以基本上排除寡核苷酸与非互补序列的单链核酸的杂交。
本文使用的术语“核酸”是指单链或双链形式的脱氧核糖核酸或核糖核酸及其聚合物。除非特别限定，该术语包括含有已知天然核苷酸类似物的核酸，该已知的类似物与对照核酸具有类似的结合性质，并以与天然核苷酸相似的方式被代谢。除非另有说明，特定核酸序列也暗含包括其保守修饰的变体(例如，简并密码子置换)和互补序列，以及明确指出的序列。具体来说，简并密码子置换可通过产生序列来实现，即在序列中对一个或多个所选的(或全部的)密码子的第三位用混合碱基和/或脱氧肌苷残基置换(Batzer等，Nucleic Acid Res.19：5081(1991)；Ohtsuka等，J.Biol.Chem.260：2605-2608(1985)，以及Rossolini等，Mol.Cell.Probes 8：91-98(1994))。术语核酸与基因、cDNA和基因编码的mRNA替换使用。
本文使用的术语“寡核苷酸”与“引物”具有与标准核酸程序中的该术语相关的常规含义，即可以与多核苷酸模板杂交并作为与模板链互补的引物延伸产物的合成起始位点的寡核苷酸。本文所述的许多核苷酸设计成与其他寡核苷酸或核酸的特定部分互补，以使得在它们之间可以形成稳定的杂交。这些杂交的稳定性可以通过已知的方法计算，所述方法例如Lesnickand Freier，Biochemistry 34：10807-10815(1995)，McGraw等，Biotechniques8：674-678(1990)，以及Rychlik等，Nucleic Acids Res.18：6409-6412(1990)中描述的那些。
本文使用的术语“缀合”或“缀合”是指两个或两个以上实体的结合。该结合可以是实体的融合，例如多肽的融合。缀合也可以通过本领域已知的其他手段进行，例如但不限于共价、离子、或疏水性相互作用，从而使分子的各部分被聚在一起并保持接近。
术语“部分”或“基序”在本文中交替使用，是指能够执行特定功能的分子、核酸或蛋白质或多肽等。术语“核酸结合部分”或“核酸结合基序”是指能够以特异的方式结合核酸的分子。
术语“致病核酸”或“致病DNA”在本文中交替使用，是指全部或部分导致症状的核酸序列，所述症状例如细胞、组织和器官的结构和功能的改变，其导致疾病、障碍或恶性肿瘤。
本文使用的术语“突变”或“多态性”是指核酸的核酸序列的改变，其能够或不能影响核酸序列的表达。术语多态性意指包括所有多态性，包括缺失、置换、插入、单核酸多态性(SNP)等。举例来说，突变和多态性可能有助于疾病、障碍或恶性肿瘤，或者可能有助于个体或细胞对采用特定药剂的治疗的反应(这通常称为“药物基因组学”)。类似地，突变和/或多态性可以鉴定由于细胞毒性的功能障碍蛋白的表达所导致的可能不正确行使功能的个体或细胞，从而鉴定发展成疾病或障碍的可能性提高的个体和细胞，或者鉴定细胞或个体是否对治疗有反应。在一些实施方案中，药物基因组学还可以用于药物研究，以协助药物开发和选择方法。(Linder等，(1997)，Clinical Chemistry，43，254；Marshall(1997)，Nature Biotechnology，15，1249；International Patent Application WO 97/40462，Spectra Biomedical；以及Schafer等，(1998)，Nature Biotechnology，16，3)。
术语“调控序列”和“调控元件”在本文中交替使用，元件是指核酸的一部分，通常为但不限于DNA或RNA或其类似物，其调节与之可操作连接的核酸序列的转录，从而作为转录调节因子。调控序列调节与之可操作连接的基因和/或核酸序列的表达。调控序列可以包含“调控元件”，其是转录结合域的核酸序列，被转录蛋白质和/或转录因子、抑制子或增强子的核酸结合域识别。典型的调节序列包括，但不限于转录启动子、可选的控制转录的操作序列、编码合适的mRNA核糖体结合位点的序列、控制转录终止和/或翻译的序列。在一些实施方案中，可以选择调控序列用于分析，以控制在需要表达的细胞类型中断裂生物分子缀合物的表达。调控序列可以是单一的调控序列或多个调控序列，或修饰的调控序列或其片段。在一些实施方案中，修饰的调控序列是有用，该调控系列是其中核酸序列已由一些手段改变或修饰的调控序列，所述手段例如但不限于突变、甲基化等。
本文中所使用的“启动子”、“启动子区”或“启动子元件”交替使用，是指核酸序列的一部分，通常是但不限于DNA或RNA或其类似物，其控制与之可操作连接的核酸序列的转录。启动子区可包含足以用于RNA聚合酶的识别、结合和转录起始的特异序列，启动子区域的这一部分称为启动子。此外，启动子区可包含调节RNA聚合酶的这种识别、结合和转录起始的序列。在一些实施方案中，这些序列可以是顺式作用的或可以是对反式作用因子有反应的。在一些实施方案中，本文所公开的方法中所用的启动子根据其调控性质可以是组成型启动子或者是调控或诱导型启动子。
本文中的术语“可操作地连接”或“可操作地关联”可交替使用，是指核酸序列与核苷酸调控序列，如启动子、增强子、转录和翻译终止位点以及其他信号序列的功能关系。例如，与调控序列或启动子区可操作连接的核酸序列，一般为DNA，是指DNA和调控序列或启动子之间的物理和功能关系，使得连接的DNA的转录通过特异识别、结合和转录该调控序列的RNA聚合酶，由调控序列或启动子启动。在一些实施方案中，为优化表达和/或体外转录，可能需要修饰用于核酸或DNA表达的调控序列，以对应于其表达的细胞类型的表达。这种修饰的期望或需要可由经验确定。
本文使用的术语“核酸结合基序”是指探针、核酸或多肽的区域，该区域能够选择性地与核酸序列结合。
术语“多肽”、“肽”和“蛋白”在本文中交替使用，是指氨基酸残基的聚合物。该术语适用于其中一个或多个氨基酸残基是相应的天然存在的氨基酸的人工化学类似物的氨基酸聚合物以及天然存在的氨基酸聚合物。
术语“致病多肽”或“致病肽”或“致病蛋白质”在本文中交替使用，是指全部或部分导致疾病、障碍或恶性肿瘤的多肽。
在本文所用的“疾病、障碍或恶性肿瘤”的上下文中，术语“基本上导致”是指单独或与其他核酸和/或其他多肽一起导致疾病、障碍或恶性肿瘤的病理性核酸和/或病理性多肽。
术语“障碍”或“疾病”在本文中交替使用，是指机体或其器官之一的状态的任何改变，干扰或扰乱器官功能的表现(即造成器官功能障碍)和/或引起症状，例如不适、功能障碍、痛苦、甚至患病个体的死亡。在一些实施方案中，患病的个体可能出现例如不适、功能障碍、痛苦、甚至死亡的症状。疾病或障碍也可以涉及失调、病痛、小病、不适、障碍、病症、疾病、不舒服、微恙、感染。
术语“恶性肿瘤”和“癌症”在本文中可交替使用，是指以细胞非控制的异常生长为特征的疾病。癌细胞可在局部或通过血液和淋巴系统扩散到机体的其他部位。在该定义范围内的癌症疾病包括良性赘生物、发育异常、增生以及表现出转移性生长或任何其它转变的赘生物，例如往往为癌症先兆的白斑。
本文提及的术语“毒素”欲意涵盖能够是细胞毒的，对细胞有毒的任何实体，通常是多肽。本文使用的术语“细胞毒素”指对靶向的细胞有特异的毒性的有毒实体。
本文使用的术语“免疫毒素”指包含毒性实体的多肽，其缀合于靶向实体以靶向特定细胞。在一些实施方案中，靶向实体是断裂生物分子缀合物的探针部分。
术语“核酸酶”或“核酸内切酶”或“核酸外切酶”在本文中交替使用，是指能够将核酸序列降解为小核酸序列或单核苷酸的分子。
本文使用的术语“癌基因”是指编码多肽的核酸序列，它是正常基因的突变和/或过度表达形式，其能够以显性形式将细胞从正常增长的约束中释放出来。癌基因可以单独或与其他改变或基因一起导致细胞的致肿瘤性。癌基因的例子包括gp40(v-fms)；p21(ras)；p55(v-myc)；p65(gag-jun)；pp60(v-src)；v-abl；v-erb；v-erba；v-fos等。“原癌基因”是指表达癌基因的正常细胞等效物的核酸的正常表达，这些基因通常是参与细胞生长信号传导或调控的基因。
术语“致敏”和“使…敏感”是指使细胞对其它第二试剂，例如其他前药或其他环境的影响如辐射等敏感或易感。
本文使用的术语“细胞”指任何细胞，原核或真核细胞，包括植物、酵母、蠕虫、昆虫和哺乳动物。哺乳动物细胞包括但不限于灵长类细胞、人细胞以及任何感兴趣的动物的细胞，所述动物包括但不限于小鼠，仓鼠，兔，狗，猫，家畜如马、牛、鼠、羊、犬、猫和转基因动物等。细胞可以是各种组织类型，例如但不限于造血、神经、间质、皮肤、粘膜、基质、肌肉脾、网状内皮、上皮、内皮、肝、肾、胃肠道、肺、T细胞等。还包括内干细胞，胚胎干(ES)细胞，胚胎干细胞源细胞和干细胞祖细胞，它们包括但不限于造血、神经、基质、肌肉、心血管、肝、肺、胃肠道干细胞等。酵母细胞也可用作本发明所述的细胞。细胞不但指特定的个体细胞，还指由于某些修饰或环境的影响例如分化的这些细胞的后代或潜在的后代，因此后代实际可能与亲代细胞相同，但其仍然包括在本发明的范围内。
本发明所使用的细胞还可以是培养的细胞，例如在体外或离体。例如，细胞在体外在培养基中培养。可选地，对于离体培养的细胞，细胞可以从个体例如健康的个体和/或受疾病影响的个体获得。细胞可通过，例如但不限于生物活检或其他本领域技术人员已知的外科手段获得。本发明使用的细胞可以存在于个体中，例如在体内。对于本发明在体内细胞上的应用，所述细胞可以存在于个体中，并显示疾病、障碍或恶性肿瘤的病理特征。
本文使用的术语“受试者”欲意包括人和非人动物。术语“非人动物”包括所有的脊椎动物，如哺乳动物、非哺乳动物，例如非人灵长类动物、羊、狗、牛、鸡、两栖动物、爬行动物、啮齿动物等。在某些实施方案中，该受试者是哺乳动物，例如灵长类动物，如人。
本文所用的术语“病原体”是指导致受试者疾病或障碍的生物体或分子，例如病原体包括但不限于病毒、真菌、细菌、寄生虫和其他传染性生物体或分子。在一些实施方案中，病毒可以选自单纯疱疹病毒1型、单纯疱疹病毒2型、巨细胞病毒、EB病毒、水痘带状疱疹病毒、人疱疹病毒6型、人疱疹病毒7型、人疱疹病毒8型、天花病毒、水泡性口炎病毒、甲型肝炎病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、丁型肝炎病毒、戊型肝炎病毒、鼻病毒、冠状病毒、流感病毒A型、流感病毒B型、麻疹病毒、多瘤病毒、人乳头状瘤病毒、呼吸道合胞病毒、腺病毒、柯萨奇病毒、登革热病毒、腮腺炎病毒、脊髓灰质炎病毒、狂犬病病毒、劳斯肉瘤病毒、黄热病病毒、埃博拉病毒、马尔堡病毒、拉沙热病毒、东部马脑炎病毒、日本脑炎病毒、圣路易斯脑炎病毒、墨累河谷热病毒、西尼罗河病毒、裂谷热病毒、轮状病毒A、轮状病毒B、轮状病毒C、辛德毕斯病毒、猴免疫缺陷病毒、人T细胞白血病病毒1型、汉坦病毒、风疹病毒、猴免疫缺陷病毒、人免疫缺陷病毒1型以及人免疫缺陷病毒2型。
术语“哺乳动物”意在包括单数的“哺乳动物”和复数的“哺乳动物”，包括但不限于：人；灵长类动物，如猿、猴、猩猩和黑猩猩；犬科动物，如狗和狼；猫科动物，如猫、狮、虎；马科动物，如马、驴和斑马；食用动物，如牛、猪和绵羊；有蹄类动物，如鹿和长颈鹿；啮齿动物，如小鼠、大鼠、仓鼠和豚鼠；以及熊。在一些实施方案中，哺乳动物是人。
本文使用的术语“遗传易感性”指个体或细胞的基因构成，其能够预先确定受试者或细胞对特定疾病、障碍或恶性肿瘤易感的可能性或对疾病、障碍或恶性肿瘤治疗反应的可能性。
本文使用的术语“细胞死亡途径”是指细胞自杀途径或程序性细胞死亡程序(PCD)，也称为凋亡，这是本领域技术人员熟知的。本文所用的‘抗凋亡’和‘促凋亡’分别是指防止或诱导细胞死亡途径的分子或实体。
本文使用的术语“人源化”是指在基因上或转录后修饰，以形成在哺乳动物细胞中表达和发挥功能的优化的核酸序列或多肽。
本文使用的术语“扩增”引物是指寡核苷酸，该寡核苷酸包括天然核苷酸或核苷酸类似物，其可作为基础以扩增所选的核酸序列。它们包括例如聚合酶链反应引物和连接酶链反应寡核苷酸。
术语“重组体”当用于指代例如细胞或核酸或载体时，其表示该细胞或核酸或载体已通过异源核酸的引入或天然核酸的改变而被修饰，或者该细胞来自如此修饰的细胞。因此，举例来说，重组体细胞表达在天然(非重组体)形式的细胞中不存在的基因，或表达异常表达、低表达或根本不表达的天然基因。
本文使用的术语“接触”指直接的物理上相关联的放置。至于本发明，该术语是指抗体-抗原的结合。
本文使用的术语“细胞毒性”通常是指对选择的细胞或靶细胞正常细胞功能的直接抑制，例如在某些情况下，细胞毒性指蛋白质合成的抑制。这种蛋白质合成的抑制可按照Rybak等，JNCI 88：747-753(1996)中所描述的方案，在人肿瘤细胞如HS578T(ATCC号：HTB 126)中检测。本文中使用的“细胞毒剂”可以有相对50％抑制浓度(IC50)，该多肽等摩尔量的至少50％。在一些情况下，相对IC50将是多肽的至少60％或70％，或至少100％。
在一些实施方案中，为使特定细胞表达核酸序列编码的蛋白质，可使用任何本领域技术人员公知的方法将该核酸引入细胞。向细胞中引入DNA的方法包括但不限于用适当的载体进行转化。本文使用的术语“转化”是指通过任何本领域已知的方法将异源多核苷酸或核酸序列或其片段导入宿主细胞，所述方法例如但不限于直接摄取、转染或转导。在一些实施方案中，为制备本文所公开的断裂生物分子缀合物，可以用至少一个核酸构建体转化细胞，其中一个构建体包含本文所公开的断裂分子缀合物的至少一个片段的序列，然后该细胞使编码断裂生物分子缀合物的核酸表达，以产生断裂生物分子缀合物蛋白。可通过本领域技术人员已知的多种方法将该构建体导入细胞中，所述方法包括载体、病毒载体和非病毒方法，例如但不限于非病毒方法如融合、电穿孔法、基因枪、转染、脂质体、原生质体融合、磷酸钙转染、微注射、加压突入、裸DNA等或任何本领域技术人员已知的方法。
术语“载体”和“质粒”在本文中交替使用，是指能够将另一个其所连接的核酸转运的核酸分子。能够引导与其可操作连接的基因和/或核酸序列的表达的载体在本文称作“表达载体”。一般情况下，本文所公开的方法中表达载体的使用包括利用“质粒”的重组DNA技术，该质粒指环状双链DNA环，在它们作为载体形式时并不结合到染色体上。其他表达载体可用于不同的实施方案中，所述载体例如但不限于质粒、附加体、噬菌体或病毒载体，这些载体可整合入宿主的基因组中或在特定细胞中进行自主复制。本领域技术人员所知的起到相同功能的表达载体的其他形式也可以使用。表达载体包括使编码DNA稳定或瞬时表达的表达载体。
效应分子
细胞毒效应分子
在一些实施方案中，效应分子可以是细胞毒素，如细菌毒素或细菌细胞毒素。细菌毒素或细胞毒素是本领域技术人员所公知的，例如但不限于炭疽毒素；白喉毒素(DT)；蓖麻毒蛋白A毒素(RTA)；假单胞菌内毒素(PE)；链球菌溶血素O；皂草素；gelanin或其天然存在的变体或基因工程变体或片段。细菌毒素通常不被糖基化，但在本发明中也包括糖基化细菌毒素的使用。例如，通过遗传修饰DT以提高它们的特异性以及非特异性与正常细胞的结合，例如通过将leu 390和Ser 525各自转变为苯丙氨酸，使DT突变，得到CRM107(Greenfield等人；Sci，1987；238：536-539)，或将DT和包括PE40在内的PE截短(Francisco等人；1997；272：24165-24169；Kondo等人，1988；263：9470；Williams等，1987；1：493-498)。对于改变所用的细菌毒素性质的多种突变和修饰，参见综述：Immunotoxins for TargetedCancer Therapy；Kreitman R.J，2006；APPS Journal；8(3)；E532-E551，这些文献以其全部内容引入本文作为参考。
在另一个实施方案中，效应分子可以是植物毒素。植物毒素是本领域技术人员所公知的，其可以是植物全毒素或II类核糖体失活蛋白，或者半毒素或I类核糖体失活蛋白。植物全毒素例如但不局限于皂草素(SAP)；美洲商陆抗病毒蛋白(PAP)；异株腹泻毒蛋白1；三角梅核糖体失活蛋白和多花白树毒蛋白或它们天然存在的变体或基因工程变体或片段。植物半毒素可以是例如蓖麻毒蛋白A链(RTA)；蓖麻毒蛋白B(RTB)；相思豆毒蛋白；槲寄生；凝集素和莫迪素或其天然存在的变体或基因工程变体或片段。植物毒素通常不被糖基化，但在本发明中也包括糖基化植物毒素的使用。
在其它实施方案中，植物毒素可起到核酸酶的作用，例如但不限于帚曲菌素；局限曲菌素。
在本发明的其它实施方案中，效应分子可以包括多肽或细胞毒分子的片段或蛋白质。细胞毒分子的一个实例是细胞因子。作为癌症毒素的非限制性细胞因子的实例包括白细胞介素1；白细胞介素2(CD25)；白细胞介素3；白细胞介素4；白细胞介素13；α-干扰素；肿瘤坏死因子-α(TNFα)；白细胞介素6；粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)；粒细胞集落刺激因子(G-CSF)。细胞因子可以是细胞因子的天然存在的变体，或者是其基因工程变体，或者包含重组细胞因子的异源序列的细胞因子。
在其它实施方案中，该效应分子可以包括人源化免疫毒素，其包括人或哺乳动物毒素，例如但不限于核糖核酸酶、鱼精蛋白/DNA和Bax。关于人源化毒素实例的综述，参见Frankel，A的综述，Clinical Cancer Res，2004；10：13-15，该文献以其全本内容引入本文作为参考。
核酸酶效应分子
在另一个实施方案中，效应分子可以具有核酸酶活性或内切核苷酸活性。在一些实施方案中，核酸酶是指DNA核酸酶、DNA核酸内切酶或DNA核酸外切酶。核酸酶可以是它们的天然变体、同源物或遗传修饰的变体。已知的DNA核酸内切酶的实例是本领域技术人员所公知的，已用于免疫毒素的缀合物(参见WO0174905，其以全部内容引入本文作为参考)，并且包括实例，如牛脱氧核糖核酸酶I(参见Worrall and Conolly，1990；J.Biol.Chem.265；21889-21895)；胰腺脱氧核糖核酸酶I(参见Shak等，1990；Proc.Natl.Acad.Sci.USA.，87；9188-9192和Hubbard等，1992年；New Eng.J.Med.，326：812-815)。在一些实施方案中，脱氧核糖核酸酶是哺乳动物脱氧核糖核酸酶I，而在另一些实施方案中，其是人脱氧核糖核酸酶I。
在本发明的另一个实施方案中，核酸酶是RNA核酸酶、RNA核酸内切酶或RNA核酸外切酶。RNA核酸酶是本领域技术人员所公知的，其中的任何一种均包括在本发明中。RNA核酸酶的非限制性的例子包括RNA核酸内切酶I；RNA核酸内切酶II；RNA核酸内切酶III。在一些本发明的例子中，RNA酶可以是核糖核酸酶A(RNA酶A)，这样的一个例子是指商品名为的酶(可从Alfacell Corporation，Bloomingfield，NJ获得)，该酶来自豹蛙(Rana pipens)卵母细胞，其最初被定为P-30，由Darzynkiewicz等人，Cell Tissue Kinet，21；169(1998)第一次描述。本领域技术人员应理解，可以用本领域技术人员所公知的多种方法对任何RNA酶或RNA酶A分子进行修饰，并且这些修饰或重组的RNA酶和/或RNA酶A分子或其天然存在的变体作为效应蛋白的应用包括在本文所公开的方法的应用中。在一些实施方案中，RNA酶A可用作效应分子，该效应分子在欧洲专利申请EP975671中作为免疫毒素的使用已经公开；美国专利申请US6,869,604使用来自豹蛙的核糖核酸酶，这些文献引入本文作为参考。在其他实施方案中，来自牛蛙(Rana catesbeiana)卵母细胞的核糖核酸酶可以作为效应分子。虽然自1989年以来，来自牛蛙卵母细胞RNA酶(RaCOR1)的氨基酸序列就已知(Nitta，R.等，J.Biochem.106：729(1989)；Okabe，Y.等，J.Biochem.109：786(1991)；Liao，Y，Nucl，Acids Res.20：1371(1992)；Nitta，K.等，Glycobiology 3：37(1993)；Liao，Y.& Wang，J.，Eur.J.Biochem.222：215(1994)；Wang，J.等，Cell Tissue Res.280：259(1995)；Liao，Y.等，Protein Expr.PuHf.7：194(1996)；以及Inokuchi，N.等，Biol.Pharm.Bull.20：471(1997))，但是编码卵母细胞RNA酶的基因组DNA或mRNA以及其遗传修饰的变体仍包括在本文中。
在另一个相关的实施方案中，本文所公开的方法中有用的核糖核酸酶可以是人胰脏RNA酶超家族，例如人血管生长素或其片段，或具有核糖核酸酶活性的重组体或其基因工程变体(Kurachi等，1985；Biochemistry，24；5494-5499)。血管生长素也是无细胞提取物的以及注入爪蟾卵母细胞时有效的蛋白质合成抑制剂。胞外的血管生成素对多种培养的细胞无细胞毒性，通常存在于人血浆中，因此，其在细胞中的重构物作为所述断裂生物分子缀合物中的效应分子是理想的候选物。此外，人血管生成素通过与白细胞介素2的缀合已用于免疫治疗，参见欧洲专利申请EP 1217070，该申请以其全部内容引入本文作为参考，并且还显示被表达作两个人蛋白或其片段的两个部分(参见欧洲专利申请EP1217070)。
在本发明的另一个实施方案中，RNA酶可以是Dicer。Dicer或Dcr-1同源物(果蝇)是RNA酶III核酸酶，其将双链RNA(dsRNA)和微RNA前体(miRNA)切割成约20-25个核苷酸长的短双链RNA片段，通常在3′端有两个碱基突出(通常称为小干扰RNA(siRNA))。由于dicer包含两个RNA酶结构域和一个PAZ结构域；所以效应分子可以包含各个Dicer结构域。Dicer催化RNA干扰途径中的第一步并启动RNA诱导的沉默复合物(RISC)的形成，RISC的催化组分argonaute是核酸内切酶，该核酸内切酶能够降解其序列与siRNA引导链序列互补的信使RNA(mRNA)。
在其它实施方案中，核酸酶是限制性核酸内切酶，例如微生物II型限制性核酸内切酶。II型限制性核酸内切酶的例子包括但不限于：BamHI；Hind III；Mspl；Sau3AI；Hinfl；NotI和EcoRI。
其它效应分子
在进一步的实施方案中，效应分子可以是蛋白水解酶或蛋白酶分子(也称为朊酶、肽酶或蛋白水解酶)，其通过所谓的蛋白水解断裂的方法在蛋白质的氨基酸之间断裂肽键，这是酶活化或失活的通常机制。一些蛋白酶利用水分子进行蛋白水解断裂，并且也被归类作水解酶类。可用于本文所公开的方法中的蛋白酶是本领域技术人员所公知的，包括例如但不限于：丝氨酸蛋白酶；苏氨酸蛋白酶；半胱氨酸蛋白酶；天冬氨酸蛋白酶(如plasmepsin)；金属蛋白酶；谷氨酸蛋白酶；内肽酶(蛋白酶)和外肽酶。举例来说，普通蛋白酶是半胱天冬酶；钙蛋白酶；组织蛋白酶；蛋白内切酶；颗粒酶；基质金属蛋白酶；胃蛋白酶；链霉蛋白酶；朊酶；蛋白酶；凝乳酶；胰蛋白酶，以及它们的应用或其天然存在的同源物或基因工程变体均包括在本发明中。
在另一个实施方案中，效应分子可以是任何能够诱导细胞中细胞死亡途径的分子，包括但不限于本领域技术人员所熟知的促凋亡分子以及这些促凋亡分子的天然变体或重组体或基因修饰的变体，例如但不限于Hsp90；TNFα；DIABLO；BAX；BID；BIM；Bcl-2的抑制因子；Bad；聚ADP核糖聚合酶1(PARP-1)；第二线粒体来源的半胱天冬酶激活因子(SMAC)；凋亡诱导因子(AIF)；Fas(也称为Apo-1或CD95)；Fas配体(FasL)包括在本发明中用作本文所公开的方法中的效应分子。
在其他实施方案中，本文所公开的方法中有用的效应分子能够在细胞中抑制细胞死亡途径或诱导细胞存活途径。这些效应分子的实例包括但不限于本领域技术人员所熟知的众多抗凋亡分子，例如但不限于Bcl-2；Bcl-XL；Hsp27；凋亡蛋白抑制因子(IAP)。
在本发明的另一个实施方案中，效应分子可以是使细胞对一种或多种第二试剂敏感的分子或多肽。例如，效应分子可以是酪氨酸激酶，如β葡糖醛酸糖苷酶活性。β-葡糖醛酸糖苷酶激活低毒性前药，如9-氨基喜树碱和P-羟基苯胺氮芥，或类似物，如N-[4-多柔比星-N-羰基(羟甲基)苯基]O-β-葡糖醛酸氨基甲酸酯(DOX-GA3)已被开发出以改善多柔比星的抗肿瘤作用(DOX)。前药DOX-GA3最初设计成由人β-葡糖醛酸糖苷酶激活成活性分子或药物，从而特别地在肿瘤部位引起高细胞毒性作用。通过在联合化疗和放射治疗抗肿瘤(CCRTC)策略中引入适当的放射性核素，这些前药的效力也能够大大加强。在一些实施方案中，该前药还可以被用来修饰脂质体，用于抗癌药物的有效递送(Chen等，current medicinal chemistry；2003 3；139-150；Chen等，cancer Gene Ther，2006)。
在另一个实施方案中，使细胞对另一种试剂敏感的效应分子是例如来自寄生虫布氏锥虫(Trypanosoma brucei，Tb)的次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)，其可以比其人同源物更大的效率将嘌呤类似物别嘌呤醇转化成相应的核苷酸，因此其能够激活前药别嘌呤醇成为细胞毒性代谢产物(Trudeau等人，2001年；人基因治疗Human Gene Ther；12：1673-1680)。在另一个实施方案中，该效应分子可以是来自假产碱假单胞菌(Pseudomonas pseudoalcaligenes)JS45的细菌硝基苯硝基还原酶(NbzA)，其激活二硝基苯甲酰胺癌症前药CB1954和抗生素前体硝基糠腙(Berne等，2006；Biomacromolecules，7；2631-6)。
在另一实施方案中，效应分子是β-内酰胺酶，它由前药去乙酰长春花碱-3-羧酸肼(DAVLBHYD)或其他类似物产生活性物质或药物。在这种实施方案中，阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)β-内酰胺酶(bL)作为效应蛋白可以激活抗癌前药7-(4-羧基丁酰氨基)头孢菌芥(CCM)，其是头孢苯二胺氮芥(PDM)的前药(Svensson等，1999；J Med Chem.，41：1507-12)。本领域所熟知的其他前药/酶的组合可以被用作效应分子，并包括在本文所公开的方法中使用，所述其他前药/酶的组合包括光动力治疗产生毒性自由基的酶(参见wardman等，2001；scientific yearbook，2001-2002)，例如过氧化物酶基因可用作效应分子。
在相关的实施方案中，效应分子可以是催化抗病毒药物的分子，例如但不限于通常作为抗病毒药物的奥斯他韦可以充当羧酸酯酶HCE1的第二试剂作为效应分子(Shi等，2006；J Pharmacol Exp Ther)。
在本发明的一些实施方案中，效应分子可以引发靶核酸或靶多肽分子的添加或修饰。作为非限制性实例，当靶标是靶多肽时，有用的效应分子可以是泛素，其通过共价连接来添加一个或多个泛素单体并标记要通过蛋白酶体降解的靶多肽。在靶标是多肽的另一个实施方案的实例中，效应分子可以是小泛素相关的修饰因子(SUMO)，其标记靶多肽的多种效应，包括增加多肽稳定性、细胞定位等。其他转录后事件是本领域技术人员所熟知的，包括例如ISGylation；乙酰化，烷基化，甲基化，生物素化，谷氨酰基化，甘氨酰基化(glycylation)；糖基化，异戊烯化，脂化(lipoylation)，phosphopantetheinylation，瓜氨酸化；脱酰胺，磷酸化等，并且调节或影响这些事件的分子可作为效应分子用于本文所公开的方法中。
在另一实施方案中，当靶标是靶核酸时，用于本文所公开的方法中的效应分子可以修饰核酸，例如化学修饰，包括如甲基化或结构修饰，例如乙酰化或添加组蛋白以沉默基因和/或阻止靶核酸的转录。在一个实施方案中，效应分子可以是DNA甲基转移酶(DNA MTase)，例如DNMT1、DNMT2、DNMT3A、DNMT3B或从头甲基转移酶或其片段，它使互补蛋白上的靶核酸甲基化。在另一实施方案中，效应分子是组蛋白乙酰基转移酶(HATs)，如CREB-结合蛋白或其修饰体或其变体。
探针
在一些实施方案中，断裂生物分子缀合物的探针可以是能够结合到靶核酸上的任何分子。和靶核酸结合的探针区域称为核酸结合基序。在一些这样的实施方案中，用于本文所公开方法中的探针包括核酸、核酸类似物和多肽。在一个实施方案中，探针是寡核苷酸。在一些实施方案中，断裂生物分子缀合物的一对探针可以是相同种类的分子，例如两个探针都可以是寡核苷酸，或者它们也可以是不同的，例如断裂生物分子多肽对的一个探针可以是寡核苷酸探针，相应的断裂生物分子多肽对的另一个探针可以是多肽探针。
在一些实施方案中，探针可以是任何能与另一分子偶联的分子，其能够极为贴近的结合到靶核酸或靶多肽上。在一些实施方案中，探针可以是核酸或核酸类似物，如寡核苷酸。在另一个实施方案中，探针可以是结合多肽或蛋白的核酸，其与靶核酸或靶多肽高亲和力地相互作用。核酸类似物探针包括，例如但不限于肽核酸(PNA)、假互补肽核酸(pcPNA)、锁核酸(LNA)、吗啉DNA、硫代磷酸酯DNA和2′-O-甲氧基甲基-RNA。
在一些实施方案中，探针可以结合到单链靶标的同一杂交位点上，从而在杂交位点上产生三联体，该三联体包含靶核酸和杂交到同一位点的两个探针。另外，探针可以结合到单链或双链靶核酸紧密相邻的杂交位点上，从而分别在各杂交位点上产生二联体或三联体。
在一些实施方案中，当探针是核酸时，核酸结合基序可长到足够其互补结合到核酸靶标或多肽靶标，并使得当两个探针部分都与同一靶核酸或靶多聚核酸结合时，断裂生物分子缀合物片段中的一个可与其相应的断裂生物分子缀合物片段相互作用。例如，核酸结合部分探针的长度可以为5-30个碱基，或者在其它实施方案中，核酸探针的长度可以为5-15个碱基。例如，5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30个碱基。在某些其它实施方案中，探针可以超过30个碱基长。
在一些提供形成三聚体的实施方案中，探针可以是任何能够形成三聚体的核酸。在一些实施方案中，形成三聚体的寡核苷酸富含GC，例如嘌呤三聚体，其由嘧啶-嘌呤-嘌呤组成。
在一些实施方案中，核酸探针可为例如但不限于：寡核苷酸；单链RNA分子；和肽核酸(PNA)，包括假互补肽核酸(pcPNA)等。在一些实施方案中，探针是寡核苷酸。设计和合成寡核苷酸的方法是本领域所公知的。有时寡核苷酸指寡核苷酸引物。用于本文所公开的方法中的寡核苷酸能通过已经建立的寡核苷酸合成方法合成，这些方法是本领域技术人员所熟知的。这些方法可以包括从标准的酶消化，之后核苷酸片段分离(例如参见Sambrook等，Molecular Cloning：A Laboratory Manual，Second Edition，ColdSpring Harbor，N.Y.，(1989年)，Wu等人，Methods in Gene Biotechnology(CRC Press，New York，N.Y.，1997)，以及Recombinant Gene ExpressionProtocols，in Methods in Molecular Biology，Vol.62，(Tuan编著，HumanaPress，Totowa，N.J.，1997)，这些文献的公开内容引入本文作为参考)，到纯合成方法，例如，使用Milligen或Beckman System 1 Plus DNA合成仪(例如，Milligen-Biosearch，Burlington，Mass公司的8700型自动合成仪或ABI380B型)通过氰乙基亚磷酰胺法合成。用于制备寡核苷酸的合成方法也被Ikuta等，Ann.Rev.Biochem.53：323-356(1984)(磷酸三酯和亚磷酸-三酯法)以及Narang等，Methods Enzymol.，65：610-620(1980)(磷酸三酯法)描述。
在一些实施方案中，设计用于本文所公开的方法中的寡核苷酸探针或核酸探针与其它寡核苷酸或核酸的某些部分互补，使得在它们之间可以形成稳定的杂交。这些杂交的稳定性可以使用已知的方法计算，所述方法例如Lesnick and Freier，Biochemistry 34：10807-10815(1995)，McGraw等，Biotechniques 8：674-678(1990)，以及Rychlik等，Nucleic Acids Res.18：6409-6412(1990)。
在一些实施方案中，探针可以是单链RNA分子，并通过本领域技术人员所熟知的用于单链RNA分子制备的方法来设计和合成。
在其它实施方案中，探针可以是核酸结合部分，例如肽核酸(PNA)，包括假互补肽核酸(pcPNA)。设计和合成PNA和pcpNA的方法是本领域技术人员所公知的。肽核酸(PNA)是DNA的类似物，在该DNA中骨架是假肽而不是糖。因而，它们的行为模拟DNA的行为，并与互补核酸链结合。在肽核酸中，寡核苷酸的脱氧核糖磷酸酯骨架已被更类似于肽而非糖磷酸二酯骨架所替代。每个亚单元骨架有与该骨架连接的天然存在或非天然存在的碱基，例如骨架可由通过酰胺键连接的N-(2-氨基乙基)甘氨酸重复单位所构成。
PNA和DNA及RNA结合形成PNA/DNA或PNA/RNA双链体，它们以比相应的DNA/DNA或DNA/RNA双链体更大的亲和力和增强的特异性结合。此外，PNA的聚酰胺骨架(具有适当的核碱基或其他侧链基团连接)不被核酸酶或蛋白酶所识别，因此不像DNA和多肽，肽核酸抗酶降解。PNA链可以平行或反平行方向与DNA或RNA链结合。PNA既和单链DNA结合，又与双链DNA结合。
在一些实施方案中，可以使用假互补PNA(pcPNA)，其是PNA分子的变体，除鸟嘌呤和胞嘧啶外，假互补PNA还分别包括pcPNA携带的2，6-二氨基嘌呤(D)和2-硫脲嘧啶代替腺嘌呤和胸腺嘧啶。pcPNA表现出不同的结合模式，双二链体侵袭，该模式基于辅以假互补概念的Watson-Crick识别原则。pcpNA识别并与其天然的A、T、(U)或G、C配对物结合。pcPNA可根据本领域已知的任何方法制备。例如，PNA的化学装配方法是众所周知的(参见：美国专利No.5,539,082、5,527,675、5,623,049、5,714,331、5,736,336、5,773,571或5,786,571，这些文献引入本文作为参考)。
在一些实施方案中，探针可以是多肽，其在本文称为“多肽检测蛋白”。在一些实施方案中，多肽检测蛋白可以是任何与靶核酸或靶多肽具有高亲和力的多肽。在一些实施方案中，靶核酸可以是双链，三链或单链DNA或RNA。在一些实施方案中，多肽探针是少于100个氨基酸的肽，或全长蛋白，或蛋白片段。在一些实施方案中，在低纳摩尔至高皮摩尔范围内，多肽对靶核酸均有亲和力。用于本文所公开方法中的多肽包括含有锌指的多肽，该锌指为天然的或推理或筛选方法设计的。锌指的例子包括Zif 2g8、Sp1、Gfi-1的第5指、YYl的第3指、CF2II的第4和第6指以及TTK的第2指(PNAS(2000)97：1495-1500；J Biol Chem(20010 276(21)：29466-78；Nucl Acids Res(2001)29(24)：4920-9；Nucl Acid Res(2001)29(11)：2427-36)。用于本文所公开方法中的其他多肽包括体外选择得到的与特异核酸序列结合的多肽，例如适体，如血小板衍生生长因子(PDGF)的适体(Nat Biotech(2002)20：473-77)和凝血酶(Nature(1992)355：564-6。用于本文所公开方法中的其他多肽包括体外与DNA三链体结合的多肽；例如，杂核核糖核酸颗粒(hnRNP)蛋白成员，如hnRNP K、L、El、A2/B1和I(NuclAcids Res(2001)29(11)：2427-36)。
在一些其中断裂生物分子缀合物片段包含多肽作为探针的实施方案中，整个断裂多肽片段和探针可以由单个核酸构建体所编码，该构建体包含编码多肽效应蛋白片段的核酸、接头序列和编码核酸结合部分多肽或多肽检测蛋白的核酸序列。在一些实施方案中，多肽检测蛋白在细胞内或微量注射入细胞中。在一些实施方案中，这种构建体也可用于体外检测感兴趣的核酸。
在其中探针是多肽检测蛋白的一些实施方案中，多肽检测蛋白可断裂为至少两个片段，其中各片段与两个或多个效应蛋白片段缀合，并且其中检测多肽片段与靶核酸或靶多肽的结合可重构检测蛋白和活性效应蛋白。例如，多肽探针可以是包含多个结构域(例如锌指基序)的检测蛋白或已被断裂成两个单独部分的核酸结合分子，如真核翻译起始因子4A(参见专利申请60/730,746，该申请引入本文作为参考)。在其中检测多肽探针是多结构域多肽检测蛋白的一些实施方案中，各结构域可与两个或多个效应蛋白片段缀合，并且其中检测蛋白结构域与靶核酸或靶多肽的结合导致检测蛋白和活性效应蛋白的重构。
靶核酸和靶多肽
本发明的一方面是通过本文所公开的断裂生物分子缀合物来识别靶核酸或靶多肽，该断裂生物分子缀合物包含断裂效应分子，其中各片段均与探针缀合。在一个实施方案中，探针识别靶核酸，而在另一个实施方案中，探针识别靶多肽。
在一些实施方案中，靶核酸是DNA或RNA。在一些实施方案中，靶核酸是病理性核酸(DNA或RNA)或致病核酸，例如，病理性核酸是基本上导致疾病、障碍或恶性肿瘤的核酸。这包括但不限于例如在基因中编码突变和/或多态性的核酸序列；与基因操作性连接或在基因5′或3′非翻译区(UTR)的调控序列。在一些实施方案中，病理性核酸是表达部分或全部导致疾病、障碍或恶性肿瘤的基因产物的核酸序列，例如，组成型(即持久地)表达的基因，如表皮生长因子受体(EGFR)、血小板衍生生长因子受体(PDGFR)以及血管内皮生长因子受体(VEGFR)和HER2/neu。该基因产物可以是突变的或正常的多肽。
在一些实施方案中，靶核酸或靶多肽是基因或在癌细胞中表达的基因产物。作为典型实例，靶核酸是编码多态性上皮粘液素(PEM)的核酸，PEM是人乳脂肪球的组分，在多个机体组织的细胞中表达，也在尿中，已知在上皮癌细胞，特别是卵巢癌、胃癌、大肠癌和胰腺癌细胞中表达。在这样的实施方案中，靶核酸是编码多态性上皮粘液素(PEM)的核酸序列，和/或靶多肽是PEM的抗原或PEM的细胞毒性部分。在一些实施方案中，探针以PEM为靶向，与WO0174905中所公开的免疫毒素作为靶向相似，该文献引入本文作为参考。在一些实施方案中，靶核酸或靶多肽可以是癌基因或致癌基因分子或癌基因或受体激酶信号转导分子。在一些实施方案中，靶核酸编码血管发生蛋白，例如但不限于血管内皮生长因子(VEGF)或血管内皮生长因子-1或其同源物。
在一些实施方案中，病理性核酸是致病DNA或RNA，例如但不限于病毒基因组序列，例如来自于甲型肝炎、乙型肝炎、丙型肝炎、流行性感冒、水痘病毒、腺病毒、HSV-1、HSV-II型、牛瘟鼻病毒、艾柯病毒、逆转录病毒、轮状病毒、呼吸道合胞病毒、乳头状瘤病毒、乳多空病毒、巨细胞病毒、echinovirus、abovirus、汉坦病毒、柯萨奇病毒、腮腺炎病毒、麻疹病毒、风疹病毒、脊髓灰质炎病毒、人免疫缺陷病毒1型、人免疫缺陷病毒II型、严重急性呼吸综合征(SARS)、禽和/或鸟流感病毒和其他病毒或其变体。
在一些实施方案中，病理性多肽是本文所公开的断裂生物分子缀合物的靶标，其中多肽全部或部分导致疾病、障碍或恶性肿瘤症状。在一些实施方案中，病理性多肽是任何由于功能障碍或异常表达导致疾病症状的蛋白。例如但不限于，致病多肽可以是突变和/或未折叠的和/或异常构象的，和/或错误亚细胞定位和/或在不适当的细胞和组织类型中表达的或与其他蛋白不适宜或缺乏连接的蛋白。仅作为例示性实例，致病多肽可以是导致疾病如癌症症状的蛋白，例如所述致病多肽可以是血管发生蛋白，如表皮生长因子(EGF)和血管内皮生长因子(VEGF)，或导致神经退行性疾病如阿尔茨海默病中的β淀粉样蛋白；肌萎缩性侧索硬化(ALS)中的SOD1突变体等。
在一些实施方案中，病理性多肽可以是表达在病原体表面的多肽，例如形成病毒颗粒的部分外壳蛋白或衣壳的多肽，作为非限制性实例，在人免疫缺陷病毒颗粒上表达的gp40，或在癌细胞、病毒或感染性颗粒上表达的表面标记物。
生物分子缀合物的应用
在一些实施方案中，本文所公开的生物分子缀合物可以用于引发细胞死亡。在这种实施方案中，断裂生物分子缀合物是指“细胞死亡断裂生物分子缀合物”，其包含断裂效应分子，当该断裂效应分子互补激活时能够激活细胞死亡。例如，其中断裂效应多肽片段包含至少两个各自与两个或多个探针缀合的多肽片段，其中在特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子，该活性效应分子能够在细胞中启动细胞死亡途径。在这种实施方案中，该效应分子可以是毒素、细胞毒分子、核酸酶、蛋白水解酶、促凋亡分子或上文所公开的修饰靶核酸或靶多肽的任何分子。
在一些实施方案中，使用本文所公开的细胞死亡断裂生物分子缀合物可用于癌症治疗，其中细胞死亡断裂生物分子缀合物的探针识别与障碍如癌症有关的特定靶核酸序列或靶多肽。例如，细胞死亡断裂生物分子缀合物的探针能够识别但不限于上文所讨论的HER2/Her-2、BRAC1和BRAC2、Rb、p53等。
在一些实施方案中，癌症或疾病或障碍或恶性肿瘤可以是哺乳动物器官或组织的任何疾病，其特征在于该组织中的正常或异常细胞弱控制或非控制的增殖及其对整个机体的影响。在一些实施方案中，癌症包括良性赘生物、发育异常、增生以及表现出转移性生长或任何其它转变的赘生物，例如白斑病，其往往为癌症先兆。当细胞和组织生长速度超过正常细胞时，其是癌性的，代替或扩散到周围健康组织或机体的任何其他组织称为转移性生长，其呈现异常形状和大小，其核质比改变，核多染色性，最后可能终止。癌细胞和组织当引起类肿瘤综合征时可能影响整个机体，或者癌症在重要器官或组织中发生时，正常功能可能被损害或停止，有可能导致致命的结果。在一些情况下，如果重要器官的功能被无论是原发性或转移性的癌症或癌症细胞损害，则癌症可能导致患病受试者或哺乳动物死亡。恶性肿瘤是有扩散趋势的并且如果不治疗可能导致死亡的癌症。良性肿瘤通常不导致死亡，但如果由于其部位、大小或类肿瘤性副作用而干扰了正常的机体功能，则也可能导致死亡。
本文使用的术语“癌症”是指但不限于简单的良性赘生物，而且还包括其他任何良性和恶性赘生物，例如1)癌，2)肉瘤，3)癌肉瘤，4)造血组织癌，5)包括脑在内的神经组织的肿瘤，6)皮肤细胞癌。根据癌的不同，癌症发生在上皮组织中，该上皮组织覆盖器官，例如乳房、肺、呼吸系统和胃肠道、内分泌腺以及泌尿生殖系统的外体(皮肤)以及衬粘膜和内部空洞结构。导管或腺成分可存在于上皮肿瘤中，例如在腺癌如甲状腺腺癌、胃腺癌、子宫腺癌中。皮肤以及某些粘膜的铺列细胞上皮癌，如舌、唇、喉、膀胱、子宫颈或阴茎的癌可定义为相应组织的皮样囊肿或鳞状细胞癌，并且也在癌定义的范围内。作为肉瘤的癌在结缔组织，包括纤维组织、脂肪组织、肌肉、血管、骨以及软骨中发展，例如骨肉瘤、脂肪肉瘤、纤维肉瘤、滑膜肉瘤。作为癌肉瘤的癌是在上皮和结缔组织中发展的癌。在这一定义范围内的癌症疾病可以是原发或继发的，其中原发的表示癌源于其被发现的组织，而不是从另一病灶通过转移-54作为第二位点建立的。
该定义范围内的癌症和肿瘤疾病可以是良性或恶性的，且可以影响哺乳动物机体的任何和/或全部解剖结构。例如但不限于，癌可包括如下的癌症和肿瘤疾病：(I)骨髓和骨髓源细胞(白血病)，(II)内分泌及外分泌腺体例如甲状腺、甲状旁腺、垂体、肾上腺、唾液腺、胰腺，(III)乳房，例如在男性或女性乳腺中的良性或恶性肿瘤，乳腺导管腺癌、髓样癌、粉刺癌、乳头佩吉特病、年轻女性炎性癌，(IV)肺，(V)胃，(VI)肝、脾，(VII)小肠，(VIII)结肠，(IX)骨及其支撑和结缔组织，例如恶性或良性骨肿瘤，如恶性骨肉瘤、良性骨瘤、软骨肿瘤；如恶性软骨肉瘤或良性软骨瘤；骨髓瘤样恶性骨髓癌或良性嗜酸性肉芽肿，以及机体其它部位的骨组织转移性肿瘤；(X)口腔、咽喉、喉和食道，(XI)膀胱以及男性和女性的膀胱泌尿生殖系统的内部和外部器官和结构，例如卵巢、子宫、子宫颈、睾丸和前列腺，(XII)前列腺，(XIII)胰腺，如胰腺导管癌；(XIV)淋巴组织样淋巴瘤及其他源于淋巴的肿瘤，(XV)皮肤，(XVI)属于呼吸和呼吸系统的所有解剖结构的癌症和肿瘤疾病，包括胸肌和衬层，(XVII)淋巴结原发或继发癌，(XVIII)舌和硬腭或鼻窦的骨性结构，(XVIV)口腔、颊、颈和唾液腺，(XX)血管，包括心脏及其衬层，(XXI)平滑肌或骨骼肌及其韧带和衬层，(XXII)周围神经、植物性神经、包括小脑在内的中枢神经系统，(XXIII)脂肪组织。
在一些特定实施方案中，癌症是淋巴瘤；白血病；肉瘤；腺瘤。在一些实施方案中，癌症是急性淋巴细胞性白血病(ALL)。
本发明的另一方面涉及细胞死亡断裂生物分子缀合物在治疗病原体感染中的应用。在一些实施方案中，所述的方法包括使病原体感染的细胞与细胞死亡断裂效应分子接触；其中细胞死亡断裂效应多肽的探针识别在病原体感染的细胞中存在的特定靶核酸或靶多肽，并且同时，在病原体感染相关的特定靶核酸或靶肽存在下，该断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子。
在一些实施方案中，可用于病原体感染治疗的细胞死亡断裂生物分子缀合物包含识别特异性针对病原体的靶核酸序列和/或靶多肽，例如病毒外壳蛋白或病毒基因组DNA的探针。
在一些实施方案中，断裂生物分子缀合物可用于病原体的处理，例如但不限于：可能导致感染和传染性疾病的病原体。由病原体导致的皮肤和皮下组织感染，包括例如蜂窝织炎、坏死性筋膜炎、皮肤坏疽、淋巴结炎、急性淋巴管炎、小脓疱疹、皮肤脓肿、毛囊炎、疖子(疖)、丹毒、痈(疖簇和皮肤脓肿)、葡萄球菌性烫伤样皮肤综合征、红癣或甲沟炎(可由多种细菌和真菌引起)。这些中的大部分是细菌性感染。最常见的细菌性皮肤感染由葡萄球菌(Staphylococcus)和链球菌(Streptococcus)引起。真菌引起的皮肤感染是癣，其是由数种不同的真菌引起的真菌皮肤感染，通常根据其在机体的部位而分类。实例有运动员足(由毛癣菌(Trichophyton)或表皮藓菌(Epidermophyton)引起的足癣)、股癣(腹股沟癣，可由多种真菌和酵母引起)、头皮癣(由毛癣菌或小孢子菌(Microsporum)引起)、甲癣和体癣(由毛癣菌引起)。念珠菌病(酵母感染、念珠菌)是酵母念珠菌引起的感染。念珠菌感染可分为以下类型：皮褶感染(擦烂区感染)、阴道和阴茎念珠菌感染(外阴阴道炎)、鹅口疮、传染性口角炎(口角念珠菌感染)、念珠菌性甲沟炎(在甲床生长的念珠菌，导致疼痛性肿胀、化脓)。念珠菌还可导致一般性的全身感染，特别是在免疫损害的宿主中。花斑癣是引起白色至浅棕色的皮肤斑块的真菌感染。皮肤也可以受到寄生虫主要是微小的昆虫或蠕虫的感染。实例是疥疮(螨虫侵染)、虱子侵染(长虱子，头虱和阴虱是两种不同的物种)或匍行疹(皮下幼虫移行症，钩虫感染)。多种类型的病毒侵入皮肤。实例是乳头瘤病毒(引起疣)、单纯疱疹病毒(引起如唇疱疹)或痘病毒家族成员(传染性软疣(皮肤感染，引起皮肤着色、平滑、蜡样肿块)。
在一些实施方案中，断裂生物分子缀合物可用于治疗病原体，所述病原体例如细菌。菌血症是指在血流中存在细菌，并且在有太多的细菌需要清除的情况下，容易发展成败血症，导致严重的症状。在某些情况下，败血症导致威胁生命的病况，称为败血病性休克。杆菌是根据其独特的杆状形态而归类的一类细菌。细菌的形状为球形(球菌)、杆状(杆菌)或螺纹/螺旋状(螺旋体)。可区分为革兰氏阳性菌或革兰氏阴性菌，革兰氏阳性杆菌感染的例子是丹毒丝菌病(erysipelothricosis)(红斑丹毒丝菌(Erysipelothrixrhusiopathiae)引起的)、李斯特病(单核细胞增生李斯特菌(Listeriamonocytogenes)引起)以及炭疽病(炭疽杆菌(Bacillus anthracis)引起的)。炭疽可分为肺炭疽、胃肠炭疽和炭疽皮肤溃疡。革兰氏阴性菌感染的例子是嗜血感染、嗜血流感感染、嗜血杆菌(引起软下疳)、布氏杆菌病(波状热、马耳他热、地中海热或直布罗陀热，由布鲁氏菌引起)、土拉杆菌病(兔热病、斑虻热，由弗朗西斯氏土拉杆菌引起)、鼠疫(黑死病，由鼠疫菌引起，分为腺鼠疫、肺鼠疫、败血性鼠疫和轻鼠疫)、猫抓病(汉赛巴尔通体(Bartonellahenselae)菌引起)、假单胞菌感染(尤其是铜绿假单孢菌)、弯曲杆菌引起的胃肠道或血液感染(例如幽门曲状杆菌[幽门螺杆菌])、霍乱(由霍乱弧菌引起的小肠感染)、由其他弧菌属引起的感染、肠杆菌感染(引起例如胃肠道感染，该组的成员是沙门氏菌、志贺氏菌、大肠杆菌、克雷伯氏菌、肠杆菌、沙雷氏菌、变形杆菌、摩根菌、普罗威登斯菌和耶尔森氏菌)、肺炎克氏杆菌感染(严重肺部感染)、伤寒(伤寒杆菌引起)、非伤寒沙门氏菌感染或菌痢(痢疾，由志贺氏菌引起的肠道感染)。球形的细菌被称为球菌。能够引起人感染的球菌包括葡萄球菌、链球菌(链球菌A群、链球菌B群、链球菌C和G群、链球菌D群和肠球菌)、肺炎链球菌(引起如肺炎、脓胸、细菌性脑膜炎、菌血症、肺炎球菌性心内膜炎、腹膜炎、肺炎球菌性关节炎或中耳炎)以及脑膜炎球菌。中毒性休克综合征是通常由葡萄球菌引起的感染，可迅速恶化导致严重、无法治疗的休克。
在一些实施方案中，病原体是脑膜炎球菌(脑膜炎奈瑟氏菌)，其可引起覆盖大脑和脊髓的各层的感染(脑膜炎)。淋病奈瑟氏菌引起性传播疾病淋病。螺旋菌感染是呈螺旋形细菌螺旋体的感染。例子包括密螺旋体、包柔氏螺旋体、钩端螺旋体和螺旋菌感染。密螺旋体病(如雅司病、品他病)由与梅毒螺旋体(引起梅毒)无法区分的螺旋菌引起。回归热(蜱热、反复发热或饥馑热)是多株包柔氏螺旋体菌引起的疾病。
在另一个实施方案中，病原体可以是莱姆病(由鹿蜱传播)，其由包柔氏螺旋体引起。其它螺旋体感染的例子是钩端螺旋体病(包括威尔氏综合征、传染性(螺旋体)黄疸和犬钩端螺旋体病在内的一组感染)或鼠咬热)。
致病厌氧菌包括梭状芽胞杆菌、消化球菌和消化链球菌属。其他实例包括脆弱拟杆菌、产黑素普雷沃菌和梭杆菌。厌氧菌感染包括牙科脓肿，颌骨感染，牙周疾病，慢性鼻窦炎和中耳感染，以及脑、脊髓、肺、腹腔、肝脏、子宫、阴部、皮肤和血管脓肿。梭状芽孢杆菌感染的实例是破伤风(牙关紧闭症，由破伤风梭状芽孢杆菌引起)，或放射菌病(主要由伊氏放线菌引起的慢性感染)。
在其它实施方案中，病原体可以是分枝杆菌，其引起肺结核和麻风病，特别是气传病原体结核分枝杆菌、牛型结核分枝杆菌或非洲分枝杆菌。麻风病(汉森氏病)由麻风分枝杆菌引起。立克次体感染也已知。立克次体或埃立克体引起的疾病实例是斑疹伤寒(斑疹伤寒立克次氏体引起)、落基山斑疹热(立氏立克次氏体引起)、流行性斑疹伤寒(普氏立克次体引起)、恙虫病(立克次氏体-62恙虫引起)，埃立克体病(犬埃立克体或密切相关的物种)、立克次体痘(小蛛立克次氏体)、Q热(伯氏考克斯体)或战壕热(五日热巴尔通体)。
在其他实施方案中，病原体可以是寄生虫，例如单细胞动物(原生动物)或蠕虫，其通过生活在另一个通常大得多的有机体中而生存。寄生虫感染的实例是阿米巴病(由痢疾阿米巴引起)、贾第虫病(贾兰第鞭毛虫)、疟疾(疟原虫)、弓形体病(刚地弓形虫)、巴贝斯虫病(巴贝斯寄生虫)、鞭虫病(肠道蛔虫毛首鞭虫)、蛔虫病(人蛔虫)、钩虫感染(十二指肠钩虫或美洲钩虫)、旋毛虫病(旋毛虫)、弓蛔虫病(内脏幼虫移行症，由蛔虫幼虫侵入器官引起，如犬弓蛔虫和猫弓蛔虫))、猪肉绦虫感染(猪肉绦虫)或鱼绦虫感染(阔节裂头绦虫)。
在其他实施方案中，病原体可以是真菌。真菌倾向于引起免疫系统损害的人感染。真菌感染的实例是组织胞浆病(由荚膜组织胞浆菌引起)、球孢子虫病(粗球孢子菌)、芽生菌病(皮炎芽生菌)、念珠菌病(假丝酵母尤其是白色念珠菌引起)或孢子丝菌病(申克孢子丝菌)。
在另一个实施方案中，病原体可以是病毒。病毒感染的非限制性实例如下：呼吸道病毒感染，例如普通感冒(由小RNA病毒[如犀牛病毒]、流行性感冒病毒或呼吸道合胞病毒引起)、流感(由A型流行性感冒病毒或B型流行性感冒病毒引起)，疱疹病毒感染(单纯疱疹、带状疱疹、EB病毒、巨细胞病毒、疱疹病毒6型、人疱疹病毒7型或疱疹病毒8型(在患AIDS的人中引起卡波西氏肉瘤)，中枢神经系统病毒感染(如狂犬病、克雅氏病(亚急性海绵状脑病)、进行性多灶性白质脑病(由JC病毒引起的罕见表现的脑多瘤病毒感染)、热带痉挛性轻截瘫(HTLV-I)，虫媒病毒感染(如虫媒病毒性脑炎、黄热病或登革热)，沙粒病毒感染(如淋巴细胞性脉络丛脑膜炎)，出血热(如玻利维亚和阿根廷出血热和拉沙热，汉坦病毒感染，埃博拉和马尔堡病毒)。
普通病毒的一个实例是人免疫缺陷病毒(HIV)感染，其是由进行性破坏淋巴细胞的人免疫缺陷病毒1型或人免疫缺陷病毒II型病毒引起的感染。这导致获得性免疫缺陷综合症(AIDS)。其他病毒包括例如甲型肝炎、乙型肝炎、丙型肝炎、SARS、禽流感等。
其它病原体病毒包括性传播(性病)疾病，例如梅毒(梅毒螺旋体引起)、淋病(淋球菌)、ehaneroid(杜克雷嗜血杆菌)、淋巴肉芽肿(沙眼衣原体)、腹股沟肉芽肿(肉芽肿荚膜杆菌)、nongonoeoeeal尿道炎和衣原体eervieitis(由沙眼衣原体、解脲支原体、阴道毛滴虫或单纯疱疹病毒引起)、滴虫病(阴道毛滴虫)、生殖器念珠菌病、生殖器疱疹、生殖器疣(乳头瘤病毒引起)或HIV感染。
在另一个实施方案中，病原体可以是机会致病菌，通常感染免疫系统障碍的人，例如但不限于诺卡菌病(由星状诺卡氏菌引起)、曲霉菌病、毛霉菌病、巨细胞病毒感染。
在一些实施方案，本文所公开的细胞死亡断裂生物分子缀合物可用于治疗除肿瘤细胞或病毒感染细胞以外的细胞。例如，在一些实施方案中，携带细胞毒性效应分子的断裂生物分子缀合物可特异性地以细胞为靶向，例如分泌抗自身抗体的B细胞。在一些实施方案中，本文公开的生物分子缀合物可用于治疗自身免疫或自身免疫相关疾病，例如但不限于桥本甲状腺炎；恶性贫血；阿狄森氏病；I型糖尿病；类风湿性关节炎；系统性红斑狼疮；皮肌炎；干燥综合征；红斑狼疮；多发性硬化症；重症肌无力；赖特综合征；以及格雷夫斯病。
本文所使用的术语“自身免疫性疾病”或自身免疫相关疾病是指当机体组织被自身免疫系统攻击时产生的病症或疾病。免疫系统是机体内复杂的系统，其通常的作用是“寻找并破坏”机体的入侵物，包括感染性物质。自身免疫性疾病患者经常具有不寻常的在其血液中循环以其自身机体组织为靶标的抗体。自身免疫性疾病的例子包括系统性红斑狼疮、干燥综合征、桥本甲状腺炎、类风湿性关节炎、少年(1型)糖尿病、多发性肌炎、硬皮病、阿狄森氏病、白癜风、恶性贫血、肾小球肾炎、多发性硬化症和肺纤维化。
在另一个实施方案中，本文所公开的断裂生物分子缀合物可用来使细胞对第二试剂敏感，使得该第二试剂将仅特异性地影响被致敏的细胞。典型的第二试剂是化学品或物理实体或引发靶细胞细胞死亡的物质。在这种实施方案中，“致敏断裂生物分子缀合物”包含断裂效应分子，该分子在靶核酸或靶多肽存在下重装配形成活性效应分子，该活性效应分子能够使细胞对其它第二试剂敏感。在一些实施方案中，效应分子的例子包括例如但不限于上文所讨论的β-葡糖醛酸酶；次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶；β-内酰胺酶和羧酸酯酶HCE1。在一些实施方案中，这种断裂生物分子缀合物在本文中是指“致敏断裂生物分子缀合物”，而在一些实施方案中，它们可用于癌症和/或病原体感染的治疗，其中靶核酸序列或靶多肽分别引起癌症或病原体感染症状。
在另一个实施方案中，本文所公开的生物分子缀合物可用于引发靶核酸序列和/或靶多肽的降解或破坏，从而杀死细胞或从细胞中消除致病靶核酸和/或多肽。在这种实施方案中，该断裂生物分子缀合物是指“包含断裂效应分子的降解断裂生物分子缀合物”，该断裂效应分子当在靶核酸或多肽存在下，以活性效应构象在细胞中行使核酸酶或蛋白酶功能或引发靶核酸或靶多肽的核酸降解或蛋白降解。在这样的一个实施方案中，效应分子可以是例如但不限于核酸酶；蛋白酶和泛素。在一些实施方案中，降解断裂分子缀合物可用于治疗癌症(例如本文所公开的那些癌症)和病原体感染(例如本文所公开的那些病原体感染)以及其他由于致病核酸或致病多肽存在导致的疾病和障碍。
在一些实施方案中，疾病、障碍或恶性肿瘤是指任何其中症状部分或全部由致病核酸序列或致病多肽引起的疾病、障碍或恶性肿瘤。例如，影响神经系统的神经疾病；呼吸系统疾病；心血管疾病；肝脏疾病；炎症性疾病；胰腺疾病；消化器官疾病；肾脏疾病；皮肤病；肺部疾病等。
在一些实施方案中，神经疾病和神经退行性疾病是例如但不限于脑梗死、脑血管事件、帕金森氏症、阿尔茨海默病、亨廷顿氏舞蹈病、脊髓损伤、抑郁、躁狂抑郁性精神病、肌萎缩性侧索硬化(ALS)以及其他神经退行性疾病等。在一些实施方案中，呼吸器官系统疾病包括慢性阻塞性肺病、肺气肿、支气管炎、哮喘、间质性肺炎、肺纤维化等。
在一些实施方案中，心血管疾病是例如但不限于阻塞性血管疾病、心肌梗死、心力衰竭、冠状动脉疾病等。用于本文的术语“心血管病症、疾病或障碍”意欲包括所有以不足的、非期望的或异常的心脏功能为特征的所有障碍，如缺血性心脏病、高血压性心脏病和肺高血压性心脏病、瓣膜病、先天性心脏病以及任何导致受试者尤其是人受试者充血性心力衰竭的病症。不足的或异常的心功能可以是疾病、损伤和/或老化的结果。在一些实施方案中，肝病包括乙型肝炎、丙型肝炎、酒精性肝炎、肝硬化、肝功能不全等，胰腺疾病包括糖尿病、胰腺炎等。消化器官系统疾病包括克罗恩病、溃疡性结肠炎等。肾脏疾病包括IgA肾小球肾炎、肾小球肾炎、肾功能不全等，皮肤疾病包括褥疮、烧伤、缝合伤、撕裂伤、切割伤、咬伤、皮肤炎、假瘢痕瘤、瘢痕疙瘩、糖尿病性溃疡、动脉性溃疡、静脉性溃疡等。肺疾病包括肺气肿、慢性支气管炎、慢性阻塞性肺疾病、囊性纤维化、原发性间质性肺炎(肺纤维化)、弥漫性肺纤维化、结核病、哮喘等。
本文中所用的炎症性疾病是指由免疫系统或组织的细胞或非细胞介导因子引发的，引起机体组织炎症以及随后产生急性或慢性炎症性病症的疾病。炎症性疾病的实例包括但不限于I-IV型过敏反应，例如但不限于包括哮喘在内的肺过敏性疾病，特应性疾病，过敏性鼻炎或结膜炎，眼睑血管性水肿，遗传性血管水肿，抗受体过敏性反应以及自身免疫性疾病，桥本甲状腺炎、系统性红斑狼疮、肺出血肾炎综合征、天疱疮、重症肌无力、格雷夫斯和雷诺氏病、B型胰岛素抵抗性糖尿病、类风湿性关节炎、银屑病、克罗恩病、硬皮病、混合性结缔组织病、多肌炎、结节病、肾小球肾炎、急性或慢性宿主抗移植物反应。
在另一个实施方案中，本文所公开的断裂生物分子缀合物可用于触发细胞的存活，例如阻断细胞死亡途径和/或激活细胞存活途径。在这种实施方案中，断裂生物分子缀合物是指“存活断裂生物分子缀合物”，且可以包含断裂效应分子，断裂效应分子在特定靶核酸或靶多肽存在下能够在细胞中启动细胞存活途径或阻断细胞死亡。在一些实施方案中，效应分子可以是例如但不限于抗凋亡分子如bcl-2、hsp70、hsp27、IAP蛋白等。在这种实施方案中，存活断裂生物分子缀合物可用于治疗疾病和障碍，包括由于病理性核酸或病理性肽的存在导致细胞选择性丢失的病原体感染。例如，这种疾病包括但不限于所有退行性疾病，如神经退行性疾病，如帕金森氏症、阿尔茨海默病、亨廷顿舞蹈病、脊髓损伤、肌萎缩性侧索硬化(ALS)以及肌肉障碍，如肌营养不良症等。
在另一个实施方案中，断裂生物分子缀合物可用于选择性替代细胞内丧失的或减少表达的或功能障碍的多肽，其中效应分子发挥替代多肽的功能。在这种实施方案中，该断裂生物分子缀合物是指“替代断裂生物分子缀合物”，且能包含断裂效应分子，该断裂效应分子在特定靶核酸或靶多肽存在下重装配形成替代多肽，该替代多肽能够替代细胞内功能障碍或丢失的多肽。在一些实施方案中，替代断裂生物分子缀合物可用于治疗任何疾病或障碍，在该疾病或障碍中，疾病症状由导致疾病或障碍的发病机制的多肽表达丧失或减少，或功能障碍或突变多肽的表达引起。这些疾病的例子包括但不限于功能缺失疾病，如dysferlin蛋白缺失的肌营养不良症、囊性纤维化等。在一些实施方案中，疾病可以是例如疾病遗传易感性或获得性疾病的结果。
在一些实施方案中，本发明涉及使用本文所公开的选择性断裂生物分子缀合物选择性杀死细胞或维持细胞存活的方法或者评价新多肽的特性或降解靶核酸或多肽效果的方法。在一些实施方案中，细胞死亡断裂生物分子缀合物和/或存活断裂生物分子缀合物可分别用于选择性杀死或促进细胞生存。在一些实施方案中，该方法可用于选择性杀死不需要的细胞类型来进行体外细胞分离，例如，在移植入经历辐射骨髓消融的患者之前，通过选择性杀死或维持骨髓细胞群中所选的细胞。
在所有以上的实施方案中，待治疗的受试者是哺乳动物，包括人和非人哺乳动物以及一般动物，如哺乳动物，非人动物如农场动物，包括但不限于：牛；马；山羊；绵羊；猪；驴等，家庭宠物包括但不限于：猫；狗；啮齿类动物包括但不限于：兔；小鼠；仓鼠等；鸟和家禽以及其他家畜和家禽。
断裂生物分子缀合物的生产方法和靶标介导的效应分子的蛋白质互补的评价
本发明的另一方面涉及所公开的断裂生物分子缀合物的产生。在一些实施方案中，该方法包括评价效应分子的蛋白质结构，并确定断裂效应分子的合适位点。该方法进一步包括在缀合探针存在或不存在下，进一步在靶多肽或靶核酸序列存在和不存在下，表达蛋白片段并评价其互补能力。
(i)设计效应多肽中断裂位点的位置
最佳断裂可通过评价结构性构象以及通过评价可选的断裂点进行确定。在一些实施方案中，可能需要尝试多次克隆以获得不导致自发重装配的互补断裂效应片段，或获得两个断裂效应片段，其可以有效地重装配形成活性效应蛋白，尤其是在连接的识别靶核酸序列或靶多肽的探针的介导下。
值得注意的是，本文所公开的在效应多肽中设计断裂位点的方法也可以用来鉴别多肽探针蛋白中的断裂位点，以生成可作为断裂多肽探针的互补伴侣的片段。
在一些实施方案中，在选择用于初步测试将效应蛋白断裂成两个或多个断裂效应蛋白片段的三个断裂点中，可遵循下列标准：1)断裂点应将两个半蛋白间的活性重要的氨基酸分开；2)断裂点应位于无结构区(对断裂半蛋白引入最小的结构性干扰)；3)断裂半蛋白与全长效应分子例如RTA中的紧凑折叠单元相对应。
在一些实施方案中，可使用进一步的标准，例如断裂效应蛋白的片段不应有使蛋白质倾向聚集的大疏水性表面。鉴定蛋白质表面疏水性方法是本领域已知的，例如通过蛋白质溶解度预测软件，例如http://www.biotech.ou.edu。
值得注意的是，由于互补的断裂效应蛋白片段可能形成包涵体，因此测试效应分子中的多个不同断裂位点是重要的，例如在单个效应分子中至少5个，至少6个，至少7个，至少8个，至少9个，至少10个或10个以上不同断裂位点。互补的断裂效应蛋白片段的各个组合应该测试具有最少包涵体形成的表达效率，然后测试在本文所公开的靶标存在或不存在下蛋白互补的效率。
(ii)具有最少包涵体形成的表达断裂效应蛋白片段
断裂生物分子缀合物或断裂效应片段的制备可采用本领域技术人员所公知的体外表达系统进行。表达的效应片段的准确蛋白质复性对于确保其能够重装配以形成功能活性效应蛋白是重要的。在一些实施方案中，这样的表达系统包括例如限制包涵体产生的系统，例如但不限于EP1516928和US20050130259以及WO0039310中公开的方法，这些文献特别地引入本文作为参考。)无细胞基因/蛋白表达。
断裂效应蛋白片段的无细胞表达
在一些实施方案中，无细胞基因表达可用于表达断裂效应生物分子缀合物。在一些实施方案中，编码断裂效应蛋白的核酸通过RNA聚合酶如T7RNA聚合酶在体外转录，然后利用细胞裂解物进行RNA翻译，该细胞裂解物例如从大肠杆菌获得的细胞裂解物。无细胞蛋白表达系统，例如快速翻译系统(RTS)是本领域技术人员公知的并且可以商业获得，例如从Roche Applied Science1或Novagen2以转录/翻译联合试剂盒获得。在一些实施方案中，使用这些试剂盒可在几个小时内从含有所有必要调控元件(启动子、终止子等)以及用于后续纯化的标签序列的进行PCR的线性DNA模板制备微克到毫克级所需的蛋白。
使用这些方法，可迅速获得断裂效应蛋白片段如断裂RTA片段并且具有最小体内克隆，因此可更容易获得与不同断裂点相应的RTA片段。
或者，在一些实施方案中，无细胞基因表达系统可用于制备本文所公开的断裂效应蛋白片段，以产生可溶性形式的蛋白。这种系统的使用有利于RTS反应室中大分子拥挤的减少并促进正确的蛋白折叠，从而减少错误折叠的不溶性包涵体的形成。
在一些实施方案中，在无细胞表达的断裂效应蛋白片段仍是难溶的情况下，可容易地包含增溶添加剂和/或可通过重叠延伸PCR将某些促溶融合标记物，例如但不限于MBP、Trx或Nus序列加入到表达的不溶性蛋白中以使该蛋白可溶。在一些实施方案中，由于可能的紧凑mRNA结构降低体外表达效率以及溶解性标签可能干扰断裂蛋白毒素的正确重装配，可能发生一些潜在的问题。因此，为有效地表达断裂效应蛋白片段，可以利用多种无细胞表达系统以及细菌和昆虫表达系统。
2)断裂效应蛋白片段基于细胞的基因表达
在一些实施方案中，效应片段可在体外表达系统中表达并分泌到细胞的可溶性细胞部分中，并从细胞上清液或细胞周围的培养基中收集。
在一些实施方案中，可用于本发明所公开的方法中的用于表达断裂效应蛋白片段的一个方法是采用特定的细菌宿主菌株，例如向细胞外分泌过表达蛋白的大肠杆菌菌株，从而使细胞内包涵体的形成最小化。在一些实施方案中，宿主细菌细胞如大肠杆菌细胞产生细菌素释放蛋白(BRP)3，该蛋白促进胞内蛋白分泌到培养基中，在该处它们可以进行正确的蛋白折叠。因此，使用这些表达系统可用于断裂效应蛋白片段的表达并使错误折叠的不溶性包涵体的形成最小化。
在进一步的实施方案中，本发明涉及通过断裂效应片段的蛋白质互补评价活性效应蛋白的形成。例如，表达的断裂效应蛋白片段可以与探针缀合，评价效应蛋白的功能以确定在靶标不存在下自发性蛋白互补的片段。这种在靶标不存在下与缀合的探针自发性互补的断裂效应片段可被舍弃，因为这些表明在靶标不存在下断裂生物分子缀合物的非特异性蛋白质互补。
如果互补的断裂效应片段的重装配确实自发性发生，即在靶核酸序列或靶多肽不存在下发生，则可以修饰效应片段以引入突变，该突变防止自我装配，但当两个片段通过蛋白质互补连接时不改变效应蛋白片段的功能或活性。引入的修饰或突变对效应蛋白活性的影响可与完整的效应分子(即没有断裂成两个互补片段的效应分子)的活性相比较。
可选择在靶标不存在下不自发进行蛋白质互补的断裂效应蛋白片段和蛋白用于进一步分析。这种断裂效应蛋白片段可进一步被分析，并确定仅在靶分子例如核酸靶标或蛋白靶标存在下与同断裂效应蛋白片段缀合的探针互补的断裂效应蛋白片段。
(iii)评价靶标介导的断裂效应蛋白片段的蛋白质互补
如上文所讨论的，评价在探针存在或不存在下两个互补的断裂效应蛋白片段的蛋白质互补效率。在一些实施方案中，断裂生物分子蛋白缀合物片段的形成可通过断裂效应蛋白片段与探针，例如核酸探针或多肽探针的缀合来发生。
连接方法：可使用多种连接方法
术语“缀合”或“缀合的”是指两个或多个实体的连接。该连接可以是两个或多个多肽的融合，或者共价、离子或疏水性相互作用，从而使分子的部分聚在一起并保持接近。实体的连接可以是通过接头、化学修饰、肽接头、化学接头、共价或非共价键或蛋白质融合或以本领域技术人员所知的任何方式聚在一起。该连接可以是永久性的或可逆的。在一些实施方案中，可包含多个接头以便利用缀合物中的每个接头和每个蛋白的所需性能。考虑将柔性接头和增加缀合物溶解度的接头单独使用或与其他接头一起使用，这包括在本文中。可以通过表达编码接头的DNA使肽接头与缀合物中的一个或多个蛋白质连接。接头可以是酸裂解、光裂解和热敏性接头。
连接可以通过接头、化学修饰、肽接头、化学接头、共价或非共价键、或蛋白质融合或以本领域技术人员所知的任何方式进行。该连接可以是永久性的或可逆的。在一些实施方案中，可包含多个接头以便利用缀合物中的每个接头和每个蛋白的所需性能。考虑柔性接头和增加缀合物溶解度的接头单独使用或与其他接头一起使用。可以通过表达编码接头的DNA使肽接头与缀合物中的一个或多个蛋白质连接。接头可以是酸裂解、光裂解和热敏性接头。连接的方法是本领域技术人员所熟知的，它们包括在本文中用于本发明。
根据本发明，断裂效应蛋白片段可以通过任何本领域已知的合适的方法与探针连接，所述方法例如参见美国专利No.4625014、5057301和5514363，这些文献以其全部内容引入本文作为参考。例如，断裂效应蛋白片段可直接或通过一个或多个接头与探针共价缀合。在一个实施方案中，本发明的断裂效应蛋白片段直接与探针缀合。在另一个实施方案中，本发明的断裂效应蛋白片段通过接头如转运增强接头与探针缀合。
各种用于将断裂效应蛋白片段与探针缀合的方法是本领域已知的。所述方法例如在Hermanson(1996，Bioconjugate Techniques，Academic Press)、U.S.6,180,084和U.S.6,264,914中有描述，这些文献以其全部内容引入本文作为参考，且包括例如在应用免疫学中常规使用的将半抗原与载体蛋白连接的方法(参见Harlow and Lane，1988，″Antibodies：A laboratory manual″，Cold Spring Harbor Laboratory Press，Cold Spring Harbor，NY)。认识到，在某些情况下，当缀合时断裂效应蛋白片段可能依据例如缀合的程序或其中使用的化学基团失去效力或功能。然而，鉴于大量的缀合方法，本领域技术人员能够找到对要缀合的实体的效力或功能不产生影响或影响最小的缀合方法。
断裂效应蛋白片段与探针缀合的合适的方法包括例如碳二亚胺缀合(Bauminger and Wilchek，1980，Meth.Enzymol.70：151-159)。另外，部分可与Nagy等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA 93：7269-7273(1996)以及Nagy等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA 95：1794-1799(1998)中所描述的靶向试剂偶联，这些文献引入本文作为参考。可以使用的另一个缀合方法是例如高碘酸钠氧化，然后用合适的反应剂进行还原烷基化以及戊二醛交联。
可以使用多种不同的接头将本文所述的断裂效应蛋白片段与探针，例如核酸探针，例如但不限于氨基己酸辣根过氧化物酶(HRP)或异质双功能交联剂，如羰基反应和巯基反应交联剂缀合。异质双功能交联剂通常包含两个反应基，通过两或三步法，该反应基可与蛋白和其他大分子上的两个不同官能靶点偶联，异质双功能交联剂能够限制通常与使用同质双功能交联剂有关的聚合程度。这种多步方案可很大程度地控制缀合物的大小和成分的摩尔比。
术语“接头”是指将两个或多个实体例如肽与另一种肽或脂质体连接的任何方式。接头可以是共价接头或非共价接头。共价接头的实例包括共价键或共价地与一个或多个要连接的蛋白质连接的接头部分。接头也可以是非共价键，例如通过金属中心如铂原子连接的有机金属键。对于共价键，可以使用多种官能基，例如包括碳酸衍生物在内的酰胺基团、醚、包括有机和无机酯在内的酯、氨基、氨基甲酸酯、脲等。为提供连接，效应分子和/或探针可以通过氧化、羟基化、取代、还原等进行修饰，以提供偶联的位点。应理解，优选修饰不显著降低效应蛋白和/或探针的功能。
在个体中筛选致病靶核酸或多肽的方法。
在一些实施方案中，本发明提供检测受试者中致病靶核酸或致病多肽水平的方法，该方法包括给予该受试者有效量的断裂生物分子缀合物的药物组合物，该断裂生物分子缀合物包含断裂检测分子，其中各断裂检测多肽片段与特异性针对疾病或障碍相关的特定靶核酸或靶多肽的两个探针中的至少一个结合；活性检测分子的形成，其中通过至少两个探针与疾病或障碍相关的靶核酸或多肽的结合促进活性效应分子的形成；测量活性检测分子的水平；其中活性检测分子的水平是受试者中靶核酸或致病多肽的量度。
在一些实施方案中，检测多肽选自β-内酰胺酶；DFHR；荧光素酶；荧光蛋白或其变体或片段。
在一些实施方案中，活性检测分子的水平可用于确定受试者中致病靶核酸或致病多肽的水平，例如利用本文所公开的方法测量第一时间点的致病靶核酸或致病多肽的水平，并将第一时间点的水平与第二时间点的致病靶核酸或致病多肽的水平进行比较。该实施方案可用于确定治疗，例如采用本文公开的方法利用断裂生物分子缀合物治疗受试者的有效性。因此，在一些实施方案中，可给予个体包含效应分子的断裂生物分子缀合物和包含检测分子的断裂生物分子缀合物。在一些实施方案中，包含效应分子的断裂生物分子缀合物和包含检测分子的断裂生物分子缀合物可以同时给予，或者在可选择的实施方案中，它们可以以任意顺序和任何次数相继给予。
在一些实施方案中，检测分子是荧光蛋白，例如但不限于绿色荧光蛋白(GFP)、增强型绿色荧光蛋白(EGFP)、绿色荧光蛋白样蛋白、黄色荧光蛋白(YFP)、增强型黄色荧光蛋白(EYFP)、蓝色荧光蛋白(BFP)、增强型蓝色荧光蛋白(EBFP)、青色荧光蛋白(CFP)、增强型青色荧光蛋白(ECFP)或红色荧光蛋白(dsRED)，其中该重构荧光蛋白中的一个片段包含成熟的预制发色团。本发明的应用包括所有上述荧光蛋白以及会产生发荧光的荧光蛋白的片段。还包括本领域所知的那些荧光蛋白、其片段和基因工程蛋白。
在一些实施方案中，活性检测蛋白例如活性荧光蛋白的存在可通过流式细胞仪、荧光读板仪、荧光测定仪、显微镜、荧光共振能量转移技术(FRET)，通过裸眼或通过本领域技术人员已知的其他方法来检测。在可选的实施方案中，通过流式细胞术利用荧光活化细胞分选器或时差显微镜检测荧光。
在本发明的另一个实施方案中，检测分子是酶，当断裂检测蛋白片段紧密接近相连形成装配的活性酶时，其可使用酶活性测定法进行检测。优选地，酶活性通过显色或荧光反应检测。在一个优选的实施方案中，该酶是二氢叶酸还原酶(DHFR)或β-内酰胺酶。
在另一个实施方案中，该酶是二氢叶酸还原酶(DHFR)。例如，Michnick等开发了由DHFR的N端和C端片段组成的“蛋白质互补测定”，其单独没有任何酶活性，但当紧密接近时形成具有功能的酶。参见例如，美国专利No.6,428,951、6,294,330和6,270,964，这些文献引入本文作为参考。包括生色荧光方法在内的检测DHFR活性的方法是本领域所熟知的。
在可选的实施方案中，可使用其他检测分子，例如催化底物转化为可检测的产品的酶。用于断裂多肽重装配的几个这样的系统包括但不限于β-半乳糖苷酶(Rossi等，1997，PNAS，94；8405-8410)；二氢叶酸还原酶(DHFR)(Pelletier等，PNAS，1998；95；12141-12146)；TEM-1β-内酰胺酶(LAC)(Galarneau等，Nat.Biotech.2002；20；619-622)以及萤火虫荧光素酶(Ray等，PNAS，2002，99；3105-3110，和Paulmurugan等，2002；PNAS，99；15608-15613)的重装配。例如，断裂β-内酰胺酶已用于检测双链DNA(参见Ooi等，Biochemistry，2006；45；3620-3525)。本发明包括激活的断裂多肽片段用于实时信号检测的应用，其中所述片段为当互补时能够进行快速信号检测的完全折叠的成熟构象。
药物组合物
本发明还涉及药物组合物，该药物组合物包含处在药学可接受的载体中的本发明的断裂生物分子缀合物。在治疗应用中，将组合物以足以减轻或至少部分抑制疾病及其并发症的量给予患有疾病的患者。足以完成其的量定义为治疗有效剂量。有效用于这一应用的量将取决于疾病的严重程度和患者健康的一般情况。
在一个实施方案中，用断裂生物分子缀合物对细胞进行体内治疗。在另一个实施方案中，用断裂生物分子缀合物对细胞进行离体治疗，其中细胞从受试者获得并离体给予药物组合物，在某些实施方案中，将它们移植回受试者中。
在大多数实施方案中，用药物组合物治疗的个体是哺乳动物，包括人和非人哺乳动物以及一般动物例，如哺乳动物，非人动物如农场动物，包括但不限于：牛；马；山羊；绵羊；猪；驴等，家庭宠物包括但不限于：猫；狗；啮齿类动物包括但不限于：兔；小鼠；仓鼠等；鸟和家禽以及其他家畜和家禽。
有利地，该药物组合物适合用于肠胃外给药。本发明的断裂生物分子缀合物可根据本领域已知的用于其它类似组合物例如免疫毒素(参见例如Rybak等，Human Cancer Immunology，IMMUNOLOGY AND ALLERGYCLINICS OF AMERICA，W.B.Saunders，1990，以及其中所引用的参考文献)的方法，通过适合用于不同目的例如用于治疗机体各部位的肿瘤的多种手段给药。因此，本发明还涉及包含本发明的断裂生物分子缀合物和药学可接受的载体的药物组合物，特别是适合用于上述给药手段的组合物。
所述组合物单次或多次给药可能取决于患者所需要的以及耐受的剂量和频率。在任何情况下，该组合物应当提供足量的本发明的蛋白以有效治疗患者。
优选地，用于给药的组合物通常包含预装的聚合物纳米颗粒和/或阳离子脂质体(Pattrick等，2001；Richardson等，2001；Sachdeva，1998)，该聚合物纳米颗粒和/或阳离子脂质体包含处于药学可接受的载体优选水性载体中的断裂生物分子缀合物。可以使用多种水性载体，例如缓冲盐等。这些溶液是无菌的，并且一般不含不期望的物质。这些组合物可以通过常规公知的杀菌技术进行杀菌。所述组合物可以包含接近生理条件所需的药学可接受的辅助物质，如pH调节和缓冲剂、毒性调节剂等，例如醋酸钠、氯化钠、氯化钾、氯化钙、乳酸钠等。在这些制剂中的融合蛋白的浓度可能差异很大，根据所选的特定给药方式以及患者的需求，主要基于液体体积、粘度、体重等选择。
因此，用于静脉给药的典型药物组合物是大约0.01毫克/患者/日至100毫克/患者/日。特别是当将药物给予隐蔽的部位而不进入血流，如进入肿瘤或肿瘤存在的器官中时，可以使用的剂量为0.1毫克/患者/日直到约1000毫克/患者/日。用于配制肠胃外给药的组合物的实际方法是本领域技术人员已知的或对本领域技术人员而言是清楚的，这些方法在例如REMINGTON′S PHARMACEUTICAL SCIENCE，第15版，Mack PublishingCo.，Easton，PA，(1980)的出版物中已详细地描述。
所述药物组合物可通过本领域技术人员已知的任何手段给予。例如，这些方法包括泵，直接注射，局部施用，或经皮内、皮下给予受试者，静脉内，淋巴内，淋巴结内，粘膜内或肌内给药。
本发明还涉及本发明的断裂生物分子缀合物的药物组合物在制备药物中的应用，该药物用于治疗癌症或病毒疾病或本领域技术人员确定的其中可以使用本发明的方法的任何其它疾病。
在本发明的实施方案中，所述断裂生物分子缀合物通过包涵体的方式表达。本文使用的“包涵体”(IB)是指微生物/原核生物中编码核酸过表达后重组产生的多肽的不溶形式。有大量的出版物描述通过包涵体途径在微生物/原核生物中生产重组蛋白，本领域技术人员可使用任何所述方法生产断裂生物分子缀合物。这些综述的实例是Misawa，S.等，Biopolymers 51(1999)297-307；Lilie，H.，Curr.Opin.Biotechnol.9(1998)497-501；Hockney，R.C，Trends Biotechnol.12(1994)456-463。
在另一个实施方案中，通过表达载体的表达在细胞中生产该生物分子缀合物。将载体引入细胞的方法是本领域技术人员公知的，并且包括在本文中用于本发明，包括病毒介导的机制、裸DNA机制、直接DNA注射等。
根据本发明的药物组合物可与其他治疗组合使用，例如，如果断裂生物分子缀合物用于治疗癌症，则该药物组合物可以例如与其他任何抗癌治疗、化疗和/或与抗血管生成治疗一起给药。如果断裂生物分子缀合物用于治疗病原体，则该药物组合物可以与例如一种或多种其他抗病毒剂等一起给药。
对于可用于实践本发明的常规技术的进一步阐述，实施者可以参照细胞生物学、组织培养的标准教科书和综述。分子和细胞生物化学的常规方法可见于标准教科书，例如Molecular Cloning：A Laboratory Manual，第三版(Sambrook等，Harbor Laboratory Press 2001)；Short Protocols in MolecularBiology，第4版(Ausubel等编著，John Wiley & Sons 1999)；Protein Methods(Bollag等，John Wiley & Sons 1996)；Nonviral Vectors for Gene Therapy(Wagner等编著，Academic Press 1999)；Viral Vectors(Kaplift & Loewy编著，Academic Press 1995)；Immunology Methods Manual(I.Lefkovits编著，Academic Press 1997)；以及Cell and Tissue Culture：Laboratory Procedures inBiotechnology(Doyle & Griffiths，John Wiley & Sons 1998)。试剂、克隆载体和本文中所指的基因操作试剂盒可从供应商例如BioRad、Stratagene、Invitrogen、Sigma-Aldrich以及ClonTech等获得。
下面给出实施例，以向本领域普通技术人员提供如何制备和使用本发明的完整公开和说明，而不是限制本发明保护的范围，也不代表下述的实验是全部或仅有的实验。虽然尽量确保所使用的数字(如剂量、温度等)的准确性，但一些实验的错误和偏差应考虑。除另有说明外，份是指重量份，分子量为平均分子量，温度为摄氏度，压力是大气压或接近大气压。
本申请中所引用的所有出版物和专利申请引入本文作为参考，如同每个单个出版物或专利申请被特别且单个地指出引入本文作为参考。
本发明已描述本申请的发明人发现或提出的特定实施方案以包括实践本发明的优选方式。本领域技术人员应理解，鉴于本发明所公开的内容，在不偏离本发明预期的范围的前提下，在示例的特定实施方案中可以进行多种修改和变动。例如，由于密码子冗余，可在不影响蛋白质序列的情况下对DNA序列进行改动。此外，由于生物功能等效性的考虑，可以在不影响生物学作用的性质或量的情况下对蛋白质的结构进行改动。所有这些修改均意欲包括在权利要求的范围内。
实施例
作为证明断裂生物分子缀合物的生产和功能的实施例，蓖麻毒蛋白A用作效应分子选择性地以急性淋巴细胞性白血病(ALL)细胞为靶向并将其杀死，尤其是儿童急性淋巴细胞性白血病(ALL)细胞。该实施例是断裂生物分子缀合物的制备方法的实施例，并非用于限制本发明的范围。
蓖麻毒蛋白A链毒素(RTA)是高效的细胞毒酶，破坏核糖体(核毒素)并迅速杀死靶细胞(Hartley & Lord，2004；Bigalke & Rummel，2005)。RTA是267个氨基酸的球形蛋白，其具有三结构域结构(图2)。结构域的排列重装配成三层三明治结构(Weston等，1994；Bigalke & Rummel，2005)。结构域I(～120个氨基酸)通过多个β折叠形成。它通过环状结构与由一些a螺旋形成的结构域II连接，这两个结构域在RTA球的中间形成裂隙，构成核酸酶活性位点。结构域III在与蓖麻毒蛋白B链(RTB)的界面连接中起作用，其对毒性不是必需的。因此，很可能功能性RTA可以由两个与结构域I和II(或结构域I和(II和III))相应的无活性蛋白片段重装配。重要的是，RTA可以作为大肠杆菌中的重组蛋白而获得(Weston等，1994)。同样重要的是，RTA重装配由核糖体支持(Argent等，1994)；在体内，RTA作为部分未折叠的蛋白进入胞浆，之后由核糖体复性折叠。
RTA毒素已经用于治疗性研究(Lord等，1994，以及www.ansci.cornell.edu/plants/toxicagents/ricin/ricin.htm#ricmech)。它可以通过将RTA链与优先结合了不期望细胞的抗体或生长因子的缀合，来以特定的癌细胞为靶向。这些免疫毒素的体外应用，例如骨髓移植手术的作用良好。尽管它们在很多体内部位还不能很好地起作用，但是本领域的研究进展表明未来是有希望的。重要的是，RTA自身(没有蓖麻毒蛋白B链)不能进入细胞，因而预期当RTA破坏癌细胞后可能重新进入血流时不会有显著的毒性作用。为保证完全安全，在本发明的方法中，可通过注入相应抗体(Mantis等，2006；Wang等人，2006)阻断游离的胞外RTA。在骨髓移植方法中，RTA-免疫毒素已经成功用于破坏组织相容性供体骨髓中的T淋巴细胞。这减少了对供体骨髓的排斥，即所谓的“移植物抗宿主病”(GVHD)的问题。在糖皮质激素耐药的急性GVHD情况下，RTA-免疫毒素有助于减轻病症。另外，在自体骨髓移植中，患者自身骨髓样品用抗T细胞免疫毒素处理以破坏T细胞白血病和淋巴瘤中的恶性T细胞。因此，蓖麻毒蛋白可以用于蛋白互补方法的治疗应用。在证明断裂蓖麻毒蛋白A片段无自发重装配的体外实验后，核酸依赖的蓖麻毒蛋白A重装配可用于靶向杀死癌细胞的可能性很大。
急性淋巴细胞性白血病。儿童急性淋巴细胞性白血病(ALL)是包括不同的免疫表型和多种遗传亚型的异质性疾病，由导致癌基因表达的染色体易位和异常基因融合引起。引起儿童ALL最常见的易位是t(12；21)。
TEL-AML1融合基因。t(12；21)易位形成基因融合，该基因融合包含转录因子基因ETS家族成员TEL的5’端部分以及另一转录因子基因AML1的几乎整个编码区，AML1编码造血干细胞定向形成的主要调控子，即核心结合因子的α亚基(图3)。嵌合TEL-AML1转录因子保留了TEL的必要的蛋白质-蛋白质相互作用域以及AML1的DNA结合域和翻译调控序列。TEL-AML1融合蛋白的突出影响是转录活性抑制，通常当AML1与称为核心增强序列的DNA结合区结合时，该转录活性抑制被启动。异常的TEL-AML1融合蛋白可以与核心增强序列结合，但不激活转录，其募集组蛋白去乙酰酶，该酶诱导染色质结构闭合，从而抑制转录。
在实施例中，本申请的发明人以TEL-MAL1的RNA为靶标，其作为蓖麻毒蛋白A重装配的骨架(图1)。要注意的是，作为癌基因染色体易位的结果，该RNA仅在ALL细胞中存在。尽管如此，细胞周期中可能有时ALL RNA不表达，从而使一小部分癌细胞逃脱毒素的杀灭。重复治疗可缓解这一问题。另一个选择是利用TEL-AML1基因作为骨架重装配毒素。
在实施例中，考虑到与核递送相比胞质递送药物较容易以及由互补寡核苷酸导致的RNA靶向的直接性，本申请的发明人还重点关注了基于RNA的毒素的重装配。
实施例1
将蓖麻毒蛋白A链基因切割为两个片段，将它们作为与蛋白质内含子 的融合物克隆入细菌中。实验的第一部分涉及克隆蓖麻毒蛋白A的两个片段。蓖麻毒蛋白A序列可作为在pKK223-3(Univ of Texas，Vitetta博士赠予)中的克隆获得。由于其仅是蓖麻毒蛋白A链，不含B链，因而在用该质粒或蛋白产物进行研究时没有明显的毒性或危险。由该质粒本申请的发明人通过PCR扩增了蓖麻毒蛋白A片段。将PCR产物作为与蛋白质内含子的C端的融合物克隆入Twin载体(NE Biolabs)中。设计断裂RTA基因，以使得相应的蛋白片段携带C或N末端半胱氨酸，以促进其与寡核苷酸的化学连接。可通过测序来检测所有的必要蛋白质表达元件(启动子、起始/终止密码子以及蛋白编码基因)具有彼此在正确读码框中的正确序列，以验证重组质粒的正确结构。
由于未获得关于蓖麻毒蛋白A分子切割的数据，发明人测试了几种切割的变体以便找到导致自身不再重连接的两个互补蛋白片段的断裂位点。基于三维的RTA结构(参见图2)，所建议的断裂位点之一可以在域间I-II环上(中心位置～120氨基酸)。RTA二级结构如图4所示。基于该结构，两个其他断裂RTA位点是可行的：位于蛋白N末端部分的大环中的第52位氨基酸和位于蛋白质螺旋C末端部分中的第159位氨基酸。这两种可选的断裂点都位于非结构区，并且断裂导致将蛋白分为1/3和2/3的两个片段。就缺乏自我重装配以及在连接的ALL特异性寡核苷酸和对照非特异性核酸存在下的背景活性而言，所有的断裂方案都要进行检测。
蓖麻毒蛋白A的最佳断裂可通过评价结构构象以及评价可选的断裂点来确定，并可能需要几次克隆尝试，总体目标是获得不产生自发重装配但对互补的核酸相互作用促进的重装配有效的蓖麻毒蛋白A片段。此外，可能需要引入突变，以减少蓖麻毒蛋白A自我重装配。
编码全长RTA的质粒pRTA(从Univ.of Texas SW Medical Center获得)已用作用于获得所有6个RTA基因片段的PCR模板(图2)；由此获得的RTA基因片段作为与蛋白质内含子的融合物插入pTWIN载体中，相应的质粒首先在大肠杆菌XL10克隆宿主细胞中扩增，然后转入IPTG诱导的大肠杆菌BL21-DE3表达宿主细胞中。
实施例2
探针(在本实施例中探针是寡核苷酸)与RTA蛋白片段通过末端半胱氨 酸连接，同时与断裂蛋白质内含子相连，纯化蛋白-寡核苷酸缀合物。发明人在大肠杆菌中表达该蛋白融合物，通过装载在几丁质珠柱上和通过在柱上与蛋白质内含子断裂来从可溶性细胞部分分离该蛋白融合物。在5′端伪半胱氨酸的寡核苷酸存在下进行断裂(Burbulis等，2005)。在修饰的寡核苷酸存在下断裂蛋白质内含子-蓖麻毒嵌合体的方案在图5中显示。蛋白质-寡核苷酸缀合是引人注意的化学，因为它可以同时实现蛋白纯化及缀合。不过，这是仅被几个小组所测试的相当新的缀合方法，其需要蛋白质复性，这可能是有问题的。因此，可以进行其它缀合化学方法。
粗细胞蛋白质制备物的分析表明，所有大肠杆菌BL21-DE3克隆均采用编码不同断裂RTA-蛋白质内含子融合物的质粒转染，在不同温度下诱导时，IPTG诱导均产生相应的蛋白质的过表达，如图2所示，显示N2n和C2n表达的实例。
但是，发现一些蛋白质在不溶性部分中过表达，并形成无活性包涵体。在表达的断裂效应蛋白片段形成包涵体的情况下，如本文所公开，断裂效应蛋白片段可以在无细胞系统和/或向培养基中分泌表达蛋白的大肠杆菌细菌表达系统中进行表达。
当断裂效应蛋白片段形成包涵体如在不溶性部分中所显示的那些(图9)的情况下，发明人使用尿素溶液进行溶解，并使用本文先前使用的用于成功复性断裂效应蛋白片段的逐滴稀释法，以使得从不溶性部分(包涵体)收集的断裂效应蛋白片段复性。使用这种方法，发明人从包涵体溶解断裂EGPP-蛋白质内含子1融合蛋白片段。发明者还证明了该溶解方法对于N1n-RTA断裂效应蛋白片段包涵体以及随后的几丁质柱的分离/纯化是有效的，如图11所示。
在图6中显示ALL疾病的主要TEL-ALM1情况下的靶RNA位点。两个15-20nt长的寡核苷酸选自断裂点的两侧，将其合成并带有5′伪胱氨酸修饰。该修饰提供官能基团以使寡核苷酸与蛋白片段相连(Burbulis等，2005)。该寡核苷酸可从任何可获得的渠道(例如Dalton Chem Lab Inc.Ontario，Canada)购得。要注意的是，可能的TEL-AML1断裂点和融合序列的个体差异可通过选择合适的寡核苷酸而容易地调整。
断裂RTA-蛋白质内含子融合物的表达可能导致需要蛋白复性的包涵体的形成。蛋白复性是极其困难的技术；因此RTA片段正确折叠的优化是必要的。
实施例3
断裂重装配蓖麻毒蛋白A的体外功能活性。蓖麻毒蛋白活性导致在茎环型寡核苷酸或28S rRNA中的特定腺苷酸的去嘌呤化。去嘌呤的寡核苷酸或RNA可以化学上断裂为两个片段，该两个片段的相对量可定量地测定蓖麻毒蛋白的活性。使用蓖麻毒蛋白-可断裂茎环RNA寡核苷酸和/或洗涤的核糖体作为方便的底物用于测试蓖麻毒蛋白核酸酶活性(Argent等，2000；Garcia-Mayoral等，2005)。测试样品由附有与ALL-标记物RNA连接的寡核苷酸的毒素片段组成。完整的RTA作为阳性对照，未附有寡核苷酸的毒素片段以及附有寡核苷酸但没有ALL-标记物RNA的毒素片段作为阴性对照。其他的阴性对照包括互补复合物的各组分加上非特异性RNA。在用含有RTA的测试和对照样品处理之后，用苯胺将去嘌呤寡核苷酸或28SrRNA断裂为两个特征性的RNA片段，这些片段可通过聚丙烯酰胺或琼脂糖凝胶电泳分开(Argent等，2000)。
如果一些阴性对照表现出高背景蓖麻毒蛋白活性，则可测试其它与蓖麻毒蛋白片段连接的寡核苷酸变体，以尝试将背景尽可能降低。作为第一选择，寡核苷酸与N末端片段的C末端以及C末端片段的N末端连接。如果这导致了高背景，则两个寡核苷酸都可与两个肽的C末端连接。基于发明人对断裂EGFP重构的经验，该可选的方案可以获得蛋白重装配的较低背景。
这些体外研究使得可以选择最佳的结构(断裂点、RTA片段排列、缀合化学)，以及验证断裂重构RTA活性的预期机制。
如果细胞内寡核苷酸的生物稳定性成为问题，则可以使用修饰的耐核酸酶寡核苷酸或PNA或pcPNA(Demidov等，1994)(Cys-反应性SMCC PNA可商购获得)。
基于28S rRNA中已知的RTA-可断裂序列，设计具有RTA靶位点的短34nt茎环RNA，其在环区带有dA而不是rA以加快RTA产生的裂解(已知该替代显著加速RTA作用)。图12显示该RNA可用于基于凝胶电泳的RTA活性恢复的快速检测：与完整的蓖麻毒蛋白A相比，断裂重装配毒素处理一定时间产生的两个RNA片段的相对量是体外蓖麻毒蛋白A活性的定量量度。
发明人选择的用于RTA断裂的断裂位点导致无活性，即没有N端N1n-RTA的RNA-裂解活性，因为该断裂效应蛋白片段不具有包含RTA活性位点的氨基酸。另外，无RTA活性，即当N1n-RTA和C1n-RTA简单混合在一起时无RNA-裂解活性发生，因而表明该RTA断裂效应蛋白片段需要靶标介导的蛋白质互补用于功能性重装配以及活性效应RTA蛋白的形成。
发明人使用Cys-末端肽核酸(PNA)寡聚物作为要与RTA半蛋白缀合的化学和生物学稳定的核碱基寡聚物，评价了基于公知的Cu2+-菲咯啉(Cu/Phe)的蛋白质偶联化学与PNA寡聚物缀合的适宜性。通过Cu/Phe-处理的Cys-PNA，发明人观察到这些寡聚物的快速定量二聚合而没有任何降解，而普通的寡核苷酸则被Cu/Phe试剂降解。该结果证明了Cu/Phe偶联化学可应用于Cys-PNA与Cys-末端断裂RTA蛋白的缀合。发明人利用该化学用于N1n-RTA与C1n-RTA的缀合，用于评价第一点的RTA断裂物的重装配效率(图7)。另外，可以在利用基于MESNA化学的柱上蛋白质内含子裂解中使Cys-PNA与末端活化的断裂RTA蛋白质缀合以及与蛋白质内含子2融合的C末端蛋白融合物缀合。
发明人还开发了体外测定法用于鉴定断裂效应蛋白片段的功能性重装配，如使用缀合化学对一些断裂RTA蛋白的分析所证明的。该测定法也可用于与探针例如核酸探针如寡核苷酸探针或多肽探针缀合的断裂效应蛋白片段的功能性重装配。
实施例4
为在细胞水平上进行功能检测，可将两个互补蛋白质-寡核苷酸构建体 注射入靶细胞(例如ALL人细胞)中。健康细胞和安慰剂注射的ALL细胞作为对照。存活率评价提供了细胞和独立实验的统计学显著数值。具体而言，该研究中使用了两个人ALL细胞系：含有t(12；21)转位和TEL/AML1融合物的B-系ALL细胞REH(ATTC目录号CRL-8286)，以及不含有t(12；21)和TEL/AML1融合物的NALM6 B-系ALL细胞(DSMZ目录号ACC128)。另外，原代ALL细胞和以前所描述的MTT测定法(Holleman等，2004；Lugthart等，2005)用于测定活力，通过FACS分析测定早期和晚期凋亡。可使用人ALL细胞系以及含或不含TEL/AML1融合物的原代ALL细胞在细胞测定法中测试最佳曝光时间和融合毒素浓度。
体内毒性/效应可通过使用骨髓移植的小鼠进行评价，该骨髓经逆转录病毒被对照载体或含有TEL-AML1融合基因的载体转导。
生物分子缀合物在体内和体外评价成功后，可开发断裂RTA寡核苷酸缀合物的包囊制剂作为新药的候选形式(载药聚合物纳米颗粒或阳性脂质体作为药物向胞浆递送的载体)。评价其在血清中的稳定性之后，可在细胞中测试，最终对感兴趣的疾病的动物模型例如在ALL疾病模型中进行测试。
还可以开发该策略的基因靶向方案作为将来强有力的可选方案。基于这一将来的开发，可以建立在新生期根除前癌细胞的预防性方法。
发明人分析了N1n-RTA/C1n-RTA断裂效应蛋白片段对，包括特别是在靶RNA存在下非缀合和缀合蛋白的体外和体内活性/重装配测试。发明人还优化了其它断裂RTA蛋白的蛋白表达，通过改变细胞生长条件增加可溶性表达，以及开发用于来自包涵体的断裂RTA蛋白的复性方法。
参考文献
此处以及整个本申请中所引用的参考文献均引入本文作为参考。
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序列表
<110>波士顿大学董事会
<120>治疗疾病、恶性肿瘤和障碍的靶向断裂生物分子缀合物及其生产方法
<130>701586-058611-PCT
<140>PCT/US07/082665
<141>2007-10-26
<150>60/854,892
<151>2006-10-27
<160>4
<170>PatentIn Ver.3.3
<210>1
<211>34
<212>RNA
<213>人工序列
<220>
<223>人工序列的描述：合成寡核苷酸
<400>1
ggaauccugc ucaguacgag aggaaccgca gguu                  34
<210>2
<211>267
<212>PRT
<213>Ricinus communis
<400>2
Met Val Pro Lys Gln Tyr Pro Ile Ile Asn Phe Thr Thr Ala Gly Ala
1               5                   10                  15
Thr Val Gln Ser Tyr Thr Asn Phe Ile Arg Ala Val Arg Gly Arg Leu
            20                  25                  30
Thr Thr Gly Ala Asp Val Arg His Glu Ile Pro Val Leu Pro Asn Arg
        35                  40                  45
Val Gly Leu Pro Ile Asn Gln Arg Phe Ile Leu Val Glu Leu Ser Asn
    50                  55                  60
His Ala Glu Leu Ser Val Thr Leu Ala Leu Asp Val Thr Asn Ala Tyr
65                  70                  75                  80
Val Val Gly Tyr Arg Ala Gly Asn Ser Ala Tyr Phe Phe His Pro Asp
                85                  90                  95
Asn Gln Glu Asp Ala Glu Ala Ile Thr His Leu Phe Thr Asp Val Gln
            100                 105                 110
Asn Arg Tyr Thr Phe Ala Phe Gly Gly Asn Tyr Asp Arg Leu Glu Gln
        115                 120                 125
Leu Ala Gly Asn Leu Arg Glu Asn Ile Glu Leu Gly Asn Gly Pro Leu
    130                 135                 140
Glu Glu Ala Ile Ser Ala Leu Tyr Tyr Tyr Ser Thr Gly Gly Thr Gln
145                 150                 155                 160
Leu Pro Thr Leu Ala Arg Ser Phe Ile Ile Cys Ile Gln Met Ile Ser
                165                 170                 175
Glu Ala Ala Arg Phe Gln Tyr Ile Glu Gly Glu Met Arg Thr Arg Ile
            180                 185                 190
Arg Tyr Asn Arg Arg Ser Ala Pro Asp Pro Ser Val Ile Thr Leu Glu
        195                 200                 205
Asn Ser Trp Gly Arg Leu Ser Thr Ala Ile Gln Glu Ser Asn Gln Gly
    210                 215                 220
Ala Phe Ala Ser Pro Ile Gln Leu Gln Arg Arg Asn Gly Ser Lys Phe
225                 230                 235                 240
Ser Val Tyr Asp Val Ser Ile Leu Ile Pro Ile Ile Ala Leu Met Val
                245                 250                 255
Tyr Arg Cys Ala Pro Pro Pro Ser Ser Gln Phe
            260                 265
<210>3
<211>268
<212>PRT
<213>Ricinus communis
<400>3
Met Ile Phe Pro Lys Gln Tyr Pro Ile Ile Asn Phe Thr Thr Ala Gly
1               5                   10                  15
Ala Thr Val Gln Ser Tyr Thr Asn Phe Ile Arg Ala Val Arg Gly Arg
            20                  25                  30
Leu Thr Thr Gly Ala Asp Val Arg His Glu Ile Pro Val Leu Pro Asn
        35                  40                  45
Arg Val Gly Leu Pro Ile Asn Gln Arg Phe Ile Leu Val Glu Leu Ser
    50                  55                  60
Asn His Ala Glu Leu Ser Val Thr Leu Ala Leu Asp Val Thr Asn Ala
65                  70                  75                  80
Tyr Val Val Gly Tyr Arg Ala Gly Asn Ser Ala Tyr Phe Phe His Pro
                85                  90                  95
Asp Asn Gln Glu Asp Ala Glu Ala Ile Thr His Leu Phe Thr Asp Val
            100                 105                 110
Gln Asn Arg Tyr Thr Phe Ala Phe Gly Gly Asn Tyr Asp Arg Leu Glu
        115                 120                 125
Gln Leu Ala Gly Asn Leu Arg Glu Asn Ile Glu Leu Gly Asn Gly Pro
    130                 135                 140
Leu Glu Glu Ala Ile Ser Ala Leu Tyr Tyr Tyr Ser Thr Gly Gly Thr
145                 150                 155                 160
Gln Leu Pro Thr Leu Ala Arg Ser Phe Ile Ile Cys Ile Gln Met Ile
                165                 170                 175
Ser Glu Ala Ala Arg Phe Gln Tyr Ile Glu Gly Glu Met Arg Thr Arg
            180                 185                 190
Ile Arg Tyr Asn Arg Arg Ser Ala Pro Asp Pro Ser Val Ile Thr Leu
        195                 200                 205
Glu Asn Ser Trp Gly Arg Leu Ser Thr Ala Ile Gln Glu Ser Asn Gln
    210                 215                 220
Gly Ala Phe Ala Ser Pro Ile Gln Leu Gln Arg Arg Asn Gly Ser Lys
225                 230                 235                 240
Phe Ser Val Tyr Asp Val Ser Ile Leu Ile Pro Ile Ile Ala Leu Met
                245                 250                 255
Val Tyr Arg Cys Ala Pro Pro Pro Ser Ser Gln Phe
            260                 265
<210>4
<211>54
<212>DNA
<213>Homo sapiens
<400>4
attgggagaa tagcagaatg catacttgga atgaatcctt ctagagacgt ccac    54

Claims (157)

1.一种断裂生物分子缀合物，其包含断裂效应分子，其中断裂效应多肽片段与至少两个特异性针对靶核酸或靶多肽的探针中的一个缀合，其中该靶核酸或靶多肽存在于患有疾病、恶性肿瘤或障碍的细胞中，其中所述探针与所述靶核酸或多肽的结合重构该效应分子，并且其中该效应分子对所述细胞是致死的；和/或使该细胞对另一种化合物敏感；和/或减轻所述疾病、恶性肿瘤或障碍。
2.权利要求1所述的断裂生物分子缀合物，其中所述断裂效应分子包含至少两个效应分子多肽片段；其中所述片段：(a)为活化的构象；(b)不被自身激活；(c)进一步包含探针；和(d)互补以在靶核酸或多肽存在时实时重构活性效应分子。
3.一种用于治疗或降低受试者中疾病或障碍的影响的方法，该方法包括：
a.给予受试者有效量的权利要求1所述的断裂生物分子缀合物的药物组合物；该断裂生物分子缀合物包含断裂效应分子，其中各个断裂效应多肽片段与两个特异性针对疾病或障碍相关的特定靶核酸或靶多肽的探针中的至少一个缀合；和
b.活性效应分子的形成，其中通过至少两个探针与疾病或障碍相关的靶核酸或靶多肽的结合促进活性效应分子的形成。
4.权利要求1和3所述的方法，其中所述断裂效应分子是毒素分子或其片段。
5.权利要求4所述的方法，其中所述毒素分子是免疫毒素或其片段。
6.权利要求5所述的方法，其中所述免疫毒素是蛋白毒素。
7.权利要求6所述的方法，其中所述蛋白毒素是细菌毒素。
8.权利要求6所述的方法，其中所述蛋白毒素是植物毒素。
9.权利要求8所述的方法，其中所述植物毒素是植物全毒素或II类核糖体失活蛋白。
10.权利要求8所述的方法，其中所述植物毒素是植物半毒素或I类核糖体失活蛋白。
11.权利要求7所述的方法，其中所述细菌毒素选自炭疽毒素；白喉毒素(DT)；假单胞菌内毒素(PE)；链球菌溶血素O；或其天然存在的变体或基因工程变体或片段。
12.权利要求9所述的方法，其中所述植物全毒素选自皂草素(SAP)；美洲商陆抗病毒蛋白(PAP)；异株腹泻毒蛋白1；三角梅核糖体失活蛋白和多花白树毒蛋白或其天然存在的变体、基因工程变体或其片段。
13.权利要求10所述的方法，其中所述植物半毒素选自蓖麻毒蛋白A链(RTA)；蓖麻毒蛋白B(RTB)；相思豆毒蛋白；槲寄生，凝集素和莫迪素或其天然存在的变体、基因工程变体或片段。
14.权利要求8所述的方法，其中所述植物毒素是核毒素。
15.权利要求14所述的方法，其中所述核毒素是蓖麻毒蛋白A链(RTA)。
16.权利要求8所述的方法，其中所述植物毒素是核酸酶。
17.权利要求16所述的方法，其中所述核酸酶选自帚曲菌素；局限曲霉素。
18.权利要求4所述的方法，其中所述毒素分子是细胞毒分子。
19.权利要求14所述的方法，其中所述细胞毒分子是细胞因子。
20.权利要求15所述的方法，其中所述细胞因子选自IL-1；IL-2；IL-3；IL-4；IL-13；干扰素α；肿瘤坏死因子-α(TNFα)；IL-6；粒细胞集落刺激因子(G-CSF)；GM-CSF或其天然变体或基因工程变体。
21.权利要求1和3所述的方法，其中所述效应分子是核酸酶或具有核酸内切酶活性。
22.权利要求17所述的方法，其中所述核酸酶是DNA核酸酶或DNA核酸内切酶。
23.权利要求18所述的方法，其中所述DNA核酸酶选自DNA核酸内切酶I；或其天然变体或基因工程变体。
24.权利要求21所述的方法，其中所述核酸酶是RNA核酸酶或RNA核酸内切酶。
25.权利要求24所述的方法，其中所述RNA核酸酶选自RNA核酸内切酶I；RNA核酸内切酶II；RNA核酸内切酶III。
26.权利要求24所述的方法，其中所述RNA核酸酶是血管生成素。
27.权利要求24所述的方法，其中所述RNA核酸酶是Dicer。
28.权利要求24所述的方法，其中所述RNA核酸酶是核糖核酸酶A。
29.权利要求1和3所述的方法，其中所述断裂效应分子是蛋白水解酶。
30.权利要求29所述的方法，其中所述蛋白水解酶选自半胱天冬酶；钙蛋白酶；组织蛋白酶；蛋白内切酶；颗粒酶；基质金属蛋白酶；胃蛋白酶；链霉蛋白酶；朊酶；蛋白酶；凝乳酶；胰蛋白酶。
31.权利要求1和3所述的方法，其中所述断裂效应分子能够在所述细胞中诱导细胞死亡途径。
32.权利要求1和3所述的方法，其中所述断裂效应分子是促凋亡分子。
33.权利要求32所述的方法，其中所述促凋亡分子选自Hsp90；TNFα；DIABLO；BAX；Bcl-2的抑制因子；Bad；聚ADP核糖聚合酶-1(PARP-1)；第二线粒体来源的半胱天冬酶激活因子(SMAC)；凋亡诱导因子(AIF)；Fas(也称为Apo-1或CD95)；Fas配体(FasL)。
34.权利要求1和3所述的方法，其中所述断裂效应分子能够在所述细胞中抑制细胞死亡途径或诱导细胞存活途径。
35.权利要求1和3所述的方法，其中所述效应分子是抗凋亡分子。
36.权利要求35所述的方法，其中所述抗凋亡分子选自bcl-2；Bcl-XL；Hsp27；凋亡蛋白抑制因子(IAP)。
37.权利要求1和3所述的方法，其中所述效应分子是使所述细胞对一种或多种第二试剂敏感的分子或多肽。
38.权利要求37所述的方法，其中所述第二试剂是抗病毒药物；其选自奥斯他韦、别嘌呤醇。
39.权利要求38所述的方法，其中使所述细胞敏感的多肽选自β-葡糖醛酸酶；次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶；β-内酰胺酶；羧酸酯酶HCE1；过氧化物酶。
40.权利要求1和3所述的方法，其中所述效应分子是标记用于蛋白质降解的靶多肽的分子。
41.权利要求40所述的方法，其中所述分子选自泛素；小泛素相关修饰因子(SUMO)；DNA甲基转移酶(DNA MTase)；组蛋白乙酰化酶(HAT)。
42.权利要求3所述的方法，其中所述疾病或障碍是由致病核酸引起的。
43.权利要求3所述的方法，其中所述疾病或障碍选自癌症；神经疾病；退行性疾病；炎症性疾病；病原体感染。
44.权利要求43所述的方法，其中所述癌症选自原发性间充质瘤(肉瘤)；纤维肉瘤；粘液肉瘤；脂肪肉瘤；软骨肉瘤；骨源性肉瘤；血管肉瘤；内皮肉瘤；淋巴管肉瘤；滑膜肉瘤；间皮肉瘤；尤文氏肿瘤；粒细胞白血病；单核细胞白血病；恶性白血病；淋巴细胞性白血病；浆细胞瘤；平滑肌肉瘤；和横纹肌肉瘤；原发性上皮癌(癌)；鳞状细胞或表皮癌；基底细胞癌；汗腺癌；皮脂腺癌；腺癌；乳头状癌；乳头状腺癌；囊腺癌；髓样癌；未分化癌(单纯癌)；支气管肺癌；支气管癌；黑色素癌；肾细胞癌；肝细胞癌；胆管癌；移行细胞癌；鳞状细胞癌；绒毛膜癌；精原细胞瘤；胚胎癌；恶性畸胎瘤；以及畸胎癌；白血病；急性淋巴细胞性白血病和急性髓细胞性白血病(髓细胞性、早幼粒细胞性、髓单核细胞性、单核细胞性和红细胞白血病)；慢性白血病；慢性髓细胞性(粒细胞性)白血病；慢性淋巴细胞性白血病；真性红细胞增多症；淋巴瘤；何杰金氏病；非何杰金氏病；多发性骨髓瘤；原发性巨球蛋白血症；重链病。
45.权利要求44所述的方法，其中所述癌症是淋巴癌；白血病；肉瘤；腺瘤。
46.权利要求43所述的方法，其中所述癌症是急性淋巴细胞性白血病(ALL)。
47.权利要求3所述的方法，其中所述疾病是神经疾病或障碍。
48.权利要求47所述的方法，其中所述神经疾病选自阿尔茨海默氏病；帕金森氏病；亨廷顿氏病；多聚谷氨酰胺疾病；肌萎缩性侧索硬化(ALS)。
49.权利要求3所述的方法，其中所述疾病是病原体。
50.权利要求49所述的方法，其中所述病原体选自流行性感冒、病毒、细菌、真菌、寄生虫或酵母。
51.权利要求49所述的方法，其中所述病原体是病毒。
52.权利要求3所述的方法，其中所述疾病是对疾病的遗传易感性。
53.权利要求3所述的方法，其中所述受试者是哺乳动物。
54.权利要求53所述的方法，其中所述哺乳动物是人。
55.权利要求1所述的方法，其中所述细胞是体内的。
56.权利要求3所述的方法，其中所述细胞从所述受试者获得并离体给予所述药物组合物。
57.权利要求56所述的方法，其中将所述细胞移植回所述受试者。
58.权利要求1和3所述的方法，其中所述断裂生物分子缀合物由包涵体产生。
59.权利要求1和3所述的方法，其中所述断裂生物分子缀合物由包涵体产生。
60.权利要求3所述的方法，其中将所述断裂生物分子缀合物通过以下方式给予所述细胞：泵；直接注射；局部施用；经皮内、皮下给予受试者；静脉内；淋巴管内；淋巴结内；粘膜内或肌内给药。
61.权利要求3所述的方法，其中所述断裂生物分子缀合物通过预装聚合物纳米颗粒和/或阳离子脂质体给予所述细胞。
62.权利要求1所述的方法，其中与核酸结合基序缀合的断裂效应分子在所述的细胞中由表达载体表达。
63.权利要求62所述的方法，其中所述载体通过常规手段引入细胞。
64.权利要求63所述的方法，其中所述载体包含效应分子。
65.权利要求1和3所述的方法，其中所述靶核酸包括致病靶核酸序列。
66.权利要求1和3所述的方法，其中所述靶核酸是DNA。
67.权利要求1和3所述的方法，其中所述靶核酸是RNA。
68.权利要求65所述的方法，其中所述致病靶核酸序列包括致病RNA。
69.权利要求65所述的方法，其中所述致病靶核酸序列包括致病DNA。
70.权利要求69所述的方法，其中所述病理性DNA包含至少一个突变和/或多态性。
71.权利要求65所述的方法，其中所述致病靶核酸序列包括病原DNA或RNA。
72.权利要求71所述的方法，其中所述病原DNA或RNA来源于病毒。
73.权利要求72所述的方法，其中所述病毒选自AIDS/HIV；禽流感；SARS；甲型肝炎；乙型肝炎；丙型肝炎；流行性感冒；水痘；腺病毒，HSV-2；HSV-II；牛瘟鼻病毒；艾柯病毒；轮状病毒；呼吸道合胞病毒；乳头状瘤病毒；乳多空病毒；巨细胞病毒；echinovirus；abovirus；汉坦病毒；柯萨奇病毒；麻疹病毒；腮腺炎病毒；风疹病毒；脊髓灰质炎病毒；HIV-I、HIV-II；禽和/或鸟流感病毒；埃博拉病毒；其他病毒。
74.权利要求1和2所述的方法，其中所述靶多肽包括致病多肽。
75.权利要求74所述的方法，其中所述致病多肽相对正常非致病多肽具有异常的构象。
76.权利要求1所述的方法，其中所述细胞是在体内和体外的。
77.权利要求1所述的方法，其中所述细胞是在体内的。
78.权利要求1和3所述的方法，其中所述探针是核酸结合基序。
79.权利要求78所述的方法，其中所述核酸结合基序选自DNA、RNA、PNA、LNA、pcPNA、DNA结合蛋白，RNA结合蛋白或其类似物或片段。
80.权利要求1和3所述的方法，其中所述探针是多肽检测蛋白。
81.权利要求80所述的方法，其中所述多肽检测蛋白断裂为至少两个片段，其中各个片段与两个或多个效应蛋白片段缀合，且其中检测多肽片段与所述靶核酸或靶多肽的结合重构检测蛋白和活性效应蛋白。
82.权利要求80所述的方法，其中所述多肽检测蛋白是多结构域多肽检测蛋白。
83.权利要求82所述的方法，其中所述多结构域多肽检测蛋白的各个结构域与两个或多个效应蛋白片段缀合，且其中当检测蛋白的结构域与所述靶核酸或靶多肽结合，重构检测蛋白和活性效应蛋白。
84.一种细胞死亡断裂生物分子缀合物，其包含断裂效应分子，其中断裂效应多肽片段包含至少两个各自与两个或多个探针缀合的多肽片段，其中在特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子，该活性效应分子能够在细胞中启动细胞死亡途径。
85.权利要求84所述的细胞断裂生物分子缀合物治疗癌症的用途，其包括使肿瘤细胞与细胞死亡断裂效应分子接触；其中(i)断裂效应多肽片段与特异性针对癌症障碍相关的特定靶核酸或靶多肽的探针缀合；并且其中(ii)在肿瘤相关的特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子。
86.权利要求84或85所述的细胞死亡断裂生物分子缀合物治疗病原体感染的用途，其包括使病原体感染的细胞与细胞死亡断裂效应分子接触；其中(i)断裂效应多肽片段与特异性针对病原体感染相关的特定靶核酸或靶多肽的探针缀合；并且其中(ii)在病原体感染相关的特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子。
87.权利要求84-86所述的细胞死亡断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶核酸确定为作为病理性核酸的核酸。
88.权利要求84-87所述的细胞死亡断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶多肽确定为作为病理性多肽的多肽。
89.权利要求84-88所述的细胞死亡断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶核酸或靶多肽确定为所述细胞中作为病理影响的改变。
90.权利要求84-89所述的细胞死亡断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶核酸编码癌基因或原癌基因。
91.权利要求90所述的细胞死亡断裂生物分子缀合物的用途，其中所述癌基因选自p63；p73；gp40(v-fms)；p21(ras)；p55(v-myc)；p65(gag-jun)；pp60(v-src)；v-abl；v-erb；v-erba；v-fos。
92.权利要求86-88所述的细胞死亡断裂生物分子缀合物的用途，其中所述病原体选自流行性感冒、病毒、细菌、真菌、寄生虫或酵母。
93.权利要求84-93所述的细胞死亡断裂生物分子缀合物的用途，其中所述病原体是病毒。
94.权利要求84-93所述的细胞死亡断裂生物分子缀合物的用途，其中所述病毒选自AIDS/HIV；禽流感；SARS；甲型肝炎；乙型肝炎；丙型肝炎；流行性感冒；水痘；腺病毒，HSV-2；HSV-II；牛瘟鼻病毒；艾柯病毒；轮状病毒；呼吸道合胞病毒；乳头状瘤病毒；乳多空病毒；巨细胞病毒；echinovirus；abovirus；汉坦病毒；柯萨奇病毒；麻疹病毒；腮腺炎病毒；风疹病毒；脊髓灰质炎病毒；HIV-I、HIV-II；禽和/或鸟流感病毒；埃博拉病毒；其他病毒。
95.权利要求84-93所述的细胞死亡断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶核酸或靶多核苷酸选自v-fms；v-myc；v-src；v-abl；v-erb；v-erba；v-fos；M1蛋白；病毒样颗粒(VPL)。
96.权利要求84-95所述的细胞死亡断裂生物分子缀合物的用途，其中所述效应分子选自权利要求4-33和39-41中所述的效应分子。
97.权利要求84-95所述的细胞死亡断裂生物分子缀合物的用途，其中所述探针选自权利要求79-84中所述的探针。
98.一种降解断裂生物分子缀合物，其包含断裂效应分子，其中断裂效应多肽片段包含至少两个各自与两个或多个探针缀合的多肽片段，其中在特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子，该活性效应分子能够在所述细胞中降解靶核酸或靶多肽，或诱导靶核酸或靶多肽的降解。
99.权利要求98所述的降解断裂生物分子缀合物治疗癌症的用途，其包括使肿瘤细胞与细胞死亡断裂效应分子接触；其中(i)断裂效应多肽片段与特异性针对癌症障碍相关的特定靶核酸或靶多肽的探针缀合；并且其中(ii)在肿瘤相关的特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子。
100.权利要求98所述的降解断裂生物分子缀合物治疗病原体感染的用途，其包括使病原体感染的细胞与细胞死亡断裂效应分子接触；其中(i)断裂效应多肽片段与特异性针对病原体感染相关的特定靶核酸或靶多肽的探针缀合；并且其中(ii)在病原体感染相关的特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子。
101.权利要求98所述的降解断裂生物分子缀合物治疗疾病或障碍的用途，其包括使病原体感染的细胞与细胞死亡断裂效应分子接触；其中(i)断裂效应多肽片段与特异性针对病原体感染相关的特定靶核酸或靶多肽的探针缀合；并且其中(ii)在所述疾病或障碍相关的特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子。
102.权利要求98-101所述的降解断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶核酸确定为作为病理性核酸的核酸。
103.权利要求98-101所述的降解断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶多肽确定为作为病理性多肽的多肽。
104.权利要求98-101所述的降解断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶核酸或靶多肽确定为细胞中作为病理影响的改变。
105.权利要求99所述的降解断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶核酸编码癌基因或原癌基因。
106.权利要求105所述的降解断裂生物分子缀合物的用途，其中所述癌基因选自p63；p73；gp40(v-fms)；p21(ras)；p55(v-myc)；p65(gag-jun)；pp60(v-src)；v-abl；v-erb；v-erba；v-fos。
107.权利要求100所述的降解断裂生物分子缀合物的用途，其中所述病原体选自流行性感冒、病毒、细菌、真菌、寄生虫或酵母。
108.权利要求100所述的降解断裂生物分子缀合物的用途，其中所述病原体是病毒。
109.权利要求108所述的降解断裂生物分子缀合物的用途，其中所述病毒选自AIDS/HIV；禽流感；SARS；甲型肝炎；乙型肝炎；丙型肝炎；流行性感冒；水痘；腺病毒，HSV-2；HSV-II；牛瘟鼻病毒；艾柯病毒；轮状病毒；呼吸道合胞病毒；乳头状瘤病毒；乳多空病毒；巨细胞病毒；echinovirus；abovirus；汉坦病毒；柯萨奇病毒；麻疹病毒；腮腺炎病毒；风疹病毒；脊髓灰质炎病毒；HIV-I、HIV-II；禽和/或鸟流感病毒；埃博拉病毒；其他病毒。
110.权利要求100所述的降解断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶核酸或靶多肽选自v-fms；v-myc；v-src；v-abl；v-erb；v-erba；v-fos；M1蛋白；病毒样颗粒(VPL)。
111.权利要求101所述的降解断裂生物分子缀合物的用途，其中所述疾病或障碍与病理性多肽的表达有关。
112.权利要求113所述的降解断裂生物分子缀合物的用途，其中所述病理性多肽是突变和/或不正确折叠的多肽。
113.权利要求112所述的降解断裂生物分子缀合物的用途，其中所述疾病选自神经疾病；肾脏疾病；心血管疾病；肝脏疾病；炎症性疾病；囊性纤维化；神经退行性疾病；炎症性疾病；免疫障碍。
114.权利要求113所述的降解断裂生物分子缀合物的用途，其中所述神经疾病选自阿尔茨海默氏病；亨廷顿氏病；帕金森氏病；肌萎缩性侧索硬化(ALS)；脊髓损伤。
115.权利要求98-101所述的降解断裂生物分子缀合物的用途，其中所述效应分子选自权利要求21-28和40-41中所述的效应分子。
116.权利要求98-101所述的降解断裂生物分子缀合物的用途，其中所述探针选自权利要求79-84中所述的探针。
117.一种致敏断裂生物分子缀合物，其包含断裂效应分子，其中断裂效应多肽片段包含至少两个各自与两个或多个探针缀合的多肽片段，其中在特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子，该活性效应分子能够使细胞对其它第二试剂敏感。
118.权利要求117所述的致敏断裂生物分子缀合物治疗癌症的用途，其包括使肿瘤细胞与细胞死亡断裂效应分子接触；其中(i)断裂效应多肽片段与特异性针对癌症障碍相关的特定靶核酸或靶多肽的探针缀合；并且其中(ii)在肿瘤相关的特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子。
119.权利要求117所述的致敏断裂生物分子缀合物治疗病原体感染的用途，其包括使病原体感染的细胞与细胞死亡断裂效应分子接触；其中(i)断裂效应多肽片段与特异性针对病原体感染相关的特定靶核酸或靶多肽的探针缀合；并且其中(ii)在病原体感染相关的特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子。
120.权利要求117-119所述的致敏断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶核酸确定为作为病理性核酸的核酸。
121.权利要求117-119所述的致敏断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶多肽确定为作为病理性多肽的多肽。
122.权利要求117-119所述的致敏断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶核酸或靶多肽确定为所述细胞中作为病理影响的改变。
123.权利要求116所述的致敏断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶核酸编码癌基因或原癌基因。
124.权利要求123所述的致敏断裂生物分子缀合物的用途，其中所述癌基因选自p63；p73；gp40(v-fms)；p21(ras)；p55(v-myc)；p65(gag-jun)；pp60(v-src)；v-abl；v-erb；v-erba；v-fos。
125.权利要求119所述的致敏断裂生物分子缀合物的用途，其中所述病原体选自流行性感冒、病毒、细菌、真菌、寄生虫或酵母。
126.权利要求119所述的致敏断裂生物分子缀合物的用途，其中所述病原体是病毒。
127.权利要求126所述的致敏断裂生物分子缀合物的用途，其中所述病毒选自AIDS/HIV；禽流感；SARS；甲型肝炎；乙型肝炎；丙型肝炎；流行性感冒；水痘；腺病毒，HSV-2；HSV-II；牛瘟鼻病毒；艾柯病毒；轮状病毒；呼吸道合胞病毒；乳头状瘤病毒；乳多空病毒；巨细胞病毒；echinovirus；abovirus；汉坦病毒；柯萨奇病毒；麻疹病毒；腮腺炎病毒；风疹病毒；脊髓灰质炎病毒；HIV-I、HIV-II；禽和/或鸟流感病毒；埃博拉病毒；其他病毒。
128.权利要求128所述的致敏断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶核酸或靶多肽选自v-fms；v-myc；v-src；v-abl；v-erb；v-erba；v-fos；M1蛋白；病毒样颗粒(VPL)。
129.权利要求117-119所述的致敏断裂生物分子缀合物的用途，其中所述效应蛋白选自β-葡糖醛酸酶；次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶；β-内酰胺酶；羧酸酯酶HCE1；过氧化物酶。
130.权利要求117-119所述的致敏断裂生物分子缀合物的用途，其中所述效应分子选自权利要求37和38中所述的效应分子。
131.权利要求117-119所述的致敏断裂生物分子缀合物的用途，其中所述探针选自权利要求79-84中所述的探针。
132.一种存活断裂生物分子缀合物，其包含断裂效应分子，其中断裂效应多肽片段包含至少两个各自与两个或多个探针缀合的多肽片段，其中在特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子，该活性效应分子能够在所述细胞中启动细胞存活途径或抑制细胞死亡。
133.权利要求132所述的存活断裂生物分子缀合物治疗疾病或障碍的用途，其包括使肿瘤细胞与细胞死亡断裂效应分子接触；其中(i)断裂效应多肽片段与特异性针对癌症障碍相关的特定靶核酸或靶多肽的探针缀合；并且其中(ii)在所述疾病或障碍相关的特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子。
134.权利要求132和133所述的存活断裂生物分子缀合物的用途，其中所述疾病或障碍与作为病理一部分的细胞丢失有关。
135.权利要求132和133所述的存活断裂生物分子缀合物的用途，其中所述疾病或障碍与病理性多肽的表达有关。
136.权利要求133所述的存活断裂生物分子缀合物的用途，其中所述病理性多肽是突变或不正确折叠的多肽。
137.权利要求132和133所述的存活断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶核酸确定为作为病理性核酸的核酸。
138.权利要求132和133所述的存活断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶多肽确定为作为病理性多肽的多肽。
139.权利要求132和133所述的存活断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶核酸或靶多肽确定为细胞中作为病理影响的改变。
140.权利要求133所述的存活断裂生物分子缀合物的用途，其中所述疾病选自神经疾病；肾脏疾病；心血管疾病；肝脏疾病；炎症性疾病；囊性纤维化；神经退行性疾病；炎症性疾病；免疫障碍。
141.权利要求140所述的存活断裂生物分子缀合物的用途，其中所述神经疾病选自阿尔茨海默氏病；亨廷顿氏病；帕金森氏病；肌萎缩性侧索硬化(ALS)；脊髓损伤。
142.权利要求82-84所述的存活断裂生物分子缀合物的用途，其中所述效应分子选自权利要求34-36中所述的效应分子。
143.权利要求82-84所述的存活断裂生物分子缀合物的用途，其中所述探针选自权利要求79-84中所述的探针。
144.一种替代断裂生物分子缀合物，其包含断裂效应分子，其中断裂效应多肽片段包含至少两个各自与两个或多个探针缀合的多肽片段，其中在特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子，该活性效应分子能够在所述细胞中替代功能障碍或缺失的多肽。
145.权利要求144所述的替代断裂生物分子缀合物治疗疾病或障碍的用途，其包括使肿瘤细胞与细胞死亡断裂效应分子接触；其中(i)断裂效应多肽片段与特异性针对癌症障碍相关的特定靶核酸或靶多肽的探针缀合；并且其中(ii)在所述疾病或障碍相关的特定靶核酸或靶多肽存在下，断裂效应多肽片段结合形成活性效应分子。
146.权利要求144和145所述的替代断裂生物分子缀合物的用途，其中所述疾病或障碍与所述细胞中多肽的丢失或表达减少或表达功能障碍有关。
147.权利要求144和145所述的替代断裂生物分子缀合物的用途，其中所述效应多肽包括与疾病相关的丢失的或功能障碍的多肽或其片段。
148.权利要求146所述的替代断裂生物分子缀合物的用途，其中所述疾病选自肌营养不良症、囊性纤维化病。
149.权利要求144和145所述的替代断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶核酸确定为作为病理性核酸的核酸。
150.权利要求144和145所述的替代断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶多肽确定为作为病理性多肽的多肽。
151.权利要求144和145所述的替代断裂生物分子缀合物的用途，其中所述靶核酸或靶多肽确定为细胞中作为病理影响的改变。
152.权利要求133所述的替代断裂生物分子缀合物的用途，其中所述疾病选自神经疾病；肾脏疾病；心血管疾病；肝脏疾病；炎症性疾病；囊性纤维化；神经退行性疾病；炎症性疾病；免疫障碍。
153.一种药物组合物，其包含权利要求1、85、99、116、131中所述的生物分子缀合物中的至少一种；其中所述药物组合物包含预装有至少一种生物分子缀合物的聚合物纳米颗粒。
154.一种检测受试者中致病靶核酸或致病多肽水平的方法，该方法包括：
a.给予所述受试者有效量的包含断裂检测分子的断裂生物分子缀合物的药物组合物，其中各个断裂检测多肽片段均与两个特异性针对疾病或障碍相关的特定靶核酸或靶多肽的探针中的至少一个缀合；
b.活性检测分子的形成，其中通过至少两个探针与疾病或障碍相关的靶核酸或靶多肽的结合促进活性效应分子的形成；
c.测量所述活性检测分子的水平；并且
其中所述活性检测分子的水平是受试者中所述靶核酸或致病多肽的量度。
155.权利要求154所述的方法，其中所述检测多肽选自β-内酰胺酶；DFHR；荧光素酶；荧光蛋白或其变体或片段。
156.权利要求154所述的方法，其进一步包括将受试者在第一时间点的致病靶核酸或致病多肽的水平与第二时间点的致病靶核酸或致病多肽的水平进行比较。
157.权利要求154所述的方法，其进一步包括测量根据权利要求3所述的方法用断裂生物分子缀合物治疗受试者的进展。
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