CN102065883A - 作为糖尿病患者血管重塑和心血管疾病治疗的治疗剂的未酰化生长素释放肽和类似物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于治疗心血管疾病、用于增加循环生血管性细胞(CAC)数量和/或改善CAC功能的方法、和用于改善血管重塑和/或新血管形成的方法。该方法包括向受试者施用治疗有效量的未酰化的生长素释放肽或多肽,所述未酰化的生长素释放肽或多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物;和包含未酰化的生长素释放肽或多肽的药物组合物,所述未酰化的生长素释放肽或多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2008年6月13日提交的美国临时申请61/061,163的权益和优先权,其内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
该发明涉及血管重塑(vascular remodeling)和血管疾病的治疗、用于治疗心血管疾病的方法和药物组合物、用于增加循环生血管细胞(circulating angiogenic cell,CAC)数量和/或改善CAC功能的方法和药物组合物、以及用于改善血管重塑和/或新血管形成的方法和药物组合物。
背景技术
生长素释放肽(Ghrelin,AG)是28个氨基酸的肽,其从鼠胃中纯化并鉴定出来,特征为在Ser3残基上存在n-辛酰基修饰(参考文献1)。AG是生长激素促分泌素受体(GHSR)的内源性配体(参考文献2、3),并且除了生长激素释放性能,AG还在心血管系统(包括心脏、大血管的脉管系统和内皮细胞)中检测到,这表明其还可以影响血管生物学、血管生理学和动脉粥样化形成(参考文献4、5、6)。
去-酰基生长素释放肽(或未酰化的生长素释放肽,UAG)是生长素释放肽的未酰化形式,与AG相比,其在血浆和组织中的浓度更高,无法结合GHSR-1a并且缺乏任何中枢活性(参考文献7)。然而,UAG和AG共有多种生物活性,并在多种外周组织上有共同的结合位点。AG和UAG表现出类似的GHS-R非依赖性生物活性,包括细胞保护效应(参考文献9)和体内成脂效应(参考文献10)。在大多数但并非全部的评价了UAG活性的细胞中,GHSR-1a未被表达,这暗示这些与AG共有的多效性活性可能由不同于GHSR-1a的另一种尚未被鉴定出的受体来介导。
已证实UAG是生物活性肽,特别在代谢水平时显著地表现出发挥抗-致糖尿病效果,如在下列文献中所述:美国专利7,485,620、美国专利申请公开号U.S.20080159991、美国专利申请公开号U.S.20080312133和WO/2008/145749。
之前普遍地报道了AG和UAG直接作用于心肌细胞以通过激活存活传导途径来抑制试验性诱导的细胞死亡(参考文献8)。AG还显示出抑制在人脐静脉内皮细胞(HUVEC)中的基础和TNF-α-诱导的趋化细胞因子的产生与单核细胞粘附(参考文献5)。还报道使用外源性AG治疗人微血管内皮细胞(HMVEC)显著地增加了在这些细胞中的细胞增生、迁移、体外血管形成和ERK2磷酸化(参考文献4)。近年来,Kleinz et al.(参考文献35)证实AG和UAG在人中的血管紧张度的旁分泌调节中发挥作用;更具体地,他们表明AG和UAG在人动脉中具有血管扩张剂作用。
血管疾病加速是患有糖尿病的患者死亡和残疾的主要原因。内皮损伤被认为代表糖尿病环境中的动脉粥样硬化血管疾病开始和发展的关键步骤(参考文献11)。
之前报道高水平糖化终产物(AGE)在糖尿病情形中使血管重塑受损(参考文献12)。AGE的形成和活性氧簇(ROS)的产生(作为对于糖尿病中的AGE的细胞应答)看起来主要导致这些事件。
血管重塑不仅专门依赖于居留的内皮细胞的增生,而且与循环的内皮祖细胞(EPC)有关。近年来的数据证实,在具有心血管风险因素的患者(例如但不限于患有糖尿病的患者)中,EPC的数量减少,并且它们的功能收到损害(参考文献13、14、15)。
早期EPC和晚期EPC这两种类型的已有文献描述。尽管它们享有共同的特征,但是它们在形态学、增生潜力和体外功能特性方面具有一些不同的特征。和晚期EPC不同,早期EPC在体外不采用典型的内皮表型,但在体内以间接旁分泌的方式促进新血管形成。这导致将这些细胞重新定义为循环生血管细胞(CAC)。CAC是单核细胞-样细胞,其可以从骨髓归巢至新血管形成的部位,在血管损伤和原位分化为成熟内皮细胞后的重新内皮化过程中尤其是如此(参考文献16)。
令人信服的证据指出,随着心血管风险因素分布增加,CAC数量减少,并且CAC的功能活性受到损害,因此需要将CAC递送限制在(例如)发生血管新生的局部缺血位点。
使用某些细胞因子进行的治疗引起CAC的骨髓(BM)转移,这可能提供避免心血管风险的保护作用(参考文献17、18)。
氧化应激在和糖尿病相关的血管组织损坏和内皮损伤中发挥主要的作用。主要地,在这种情形中ROS的产生由高水平糖化终产物(AGEs)(特别地由CAC形成)诱导。
十分需要设计一种方式来在处于有患心血管疾病的风险或已患心血管疾病的患者中改善血管重塑和新血管形成,以预防或治疗心血管疾病。一种方案是增加CAC细胞数量和/或改善CAC功能,这可通过下列方式来实现:改善它们从骨髓的转移、降低由AGEs诱导的ROS的形成、降低CAC衰老或凋亡率、和增强CAC分化成动脉或静脉表型(即,在体内形成血管)的能力。
此前关于AG可能对血管功能障碍和心脏保护具有影响的发现导致评价UAG体外和体内对于这两方面的影响,和评价UAG对于CAC生物学的作用,这些明显之前并未被证实。
发明内容
根据一方面,本发明涉及一种用于治疗受试者中的心血管疾病的方法,该方法包括向所述受试者施用治疗有效量的多肽,所述多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
根据另一方面,本发明涉及一种用于在受试者中增加循环生血管细胞(CAC)数量和/或改善CAC功能的方法,该方法包括向所述受试者施用治疗有效量的多肽,所述多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
根据另一方面,本发明涉及一种用于在受试者中改善血管重塑和/或新血管形成的方法,该方法包括向所述受试者施用治疗有效量的多肽,所述多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
根据另一方面,本发明涉及一种用于治疗心血管疾病的药物组合物,包含:治疗有效量的多肽,其中所述多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物;和药学上可接受的载体。
根据另一方面,本发明涉及一种用于在受试者中增加循环生血管细胞(CAC)数量和/或改善CAC功能的分离的多肽,包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
根据另一方面,本发明涉及一种用于在受试者中改善血管重塑和/或新血管形成的分离的多肽,包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其片段或类似物。
根据另一方面,本发明涉及一种用于在受试者中改善伤口愈合的分离的多肽,包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其片段或类似物。
根据另一方面,本发明涉及一种用于改善与移植相关的植入物成功生长的分离的多肽,包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其片段或类似物。
根据另一方面,本发明涉及一种用于组织工程的分离的多肽,包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其片段或类似物。
根据另一方面,本发明涉及治疗有效量的多肽在制备治疗受试者中的心血管疾病的药物中的用途,所述多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
根据另一方面,本发明涉及治疗有效量的多肽在受试者中增加循环生血管细胞(CAC)数量和/或改善CAC功能中的用途,所述多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
根据另一方面,本发明涉及治疗有效量的多肽在制备在受试者中增加循环生血管细胞(CAC)数量和/或改善CAC功能的药物中的用途,所述多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
根据另一方面,本发明涉及治疗有效量的多肽在受试者中改善血管重塑和/或新血管形成中的用途,所述多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
根据另一方面,本发明涉及治疗有效量的多肽在制备在受试者中改善血管重塑和/或新血管形成的药物中的用途,所述多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
附图简述
图1A至1F示出UAG对于来自糖尿病相关氧化应激的CAC的保护作用。在图1A中,S期CAC百分数通过FACS分析来评价。在图1B至1F中,在所示时间段测量CAC的ROS产率。图1E和1F证实,UAG(6-13)作为一种UAG片段也对于来自糖尿病相关氧化应激的CAC具有保护作用。
图2A至2E示出UAG预防CAC衰老。在图2A中,通过对于用AGE、UAG和AGE+UAG培养的CAC的酸性β-gal活性来评价衰老。在图2B中,AGE-、UAG-和AGE+UAG-培养的CAC使用指示的抗体通过蛋白质印迹法来测试。在图2C中,CAC用p53siRNA或杂乱序列(scrambled sequence)转染。在图2D中,评价来自年龄和性别匹配的用盐水或UAG治疗的糖尿病患者的CAC的酸性β-gal活性。在图2E中,使用所示抗体通过蛋白质印迹法来测试从按照上述方式治疗的糖尿病患者中回收的CAC。
图3A至3D示出UAG诱导的CAC转移和动脉说明。在图3A中,从II型糖尿病患者回收的CAC用代表性FACS分析CD45、CD14、CD146和CD105的表达。在图3B中,在盐水或UAG或AG治疗后对从健康供体(N)和糖尿病患者(D)中回收的CAC进行计数。在图3C中,对于来自用UAG、AG或盐水治疗的糖尿病患者(D)或健康受试者(N)中的CAC,评价S期中细胞数。在图3D中,对于来自按照上述方式培养的II型糖尿病患者或健康供体中的CAC细胞进行Q-RT-PCR。对所示的动脉和静脉标记进行评估。
图4A至4F示出UAG诱导CAC在糖尿病鼠中转移,暴露于UAG的CAC起到生血管性细胞的作用。在图4A中,从糖尿病鼠(NOD/SCID和ob/ob)或野生型鼠回收的CAC用代表性FACS分析CD45、CD31、CD33和KDR的表达。在图4B中,分析NOD/SCID,ob/ob和野生型鼠经UAG或盐水治疗后提取的血液。在图4C中,对得自不同鼠模型(使用或未使用UAG治疗)的CAC,通过FACS分析来评价S期细胞百分数。在图4D中,对于来自按照上述方式培养的鼠模型中的CAC进行Q-RT-PCR。对所示的动脉和静脉标记进行评估。在图4E中,免疫组织化学分析含有IL-3和标记的CAC(在植入SCID鼠中后回收)的Matrigel plug。组a(左图)对应于在盐水治疗后回收的CAC,组b(右图)对应于在UAG治疗后回收的CAC。CAC形成功能性血管的能力记录在组a中。黑色箭头指出阳性CAC细胞。在图4F中,回收的Matrigel plug显示大部分血管排列有人HLA类I阳性细胞。人或宿主衍生的血管的数量以柱状图的形式记录。
图5A和5B示出UAG(UAG(1-28))和UAG(6-13)片段在CAC膜上具有结合位点。
发明详述
为了便于参考,在全文中使用下列缩写和标识:
AG 生长素释放肽或酰化的生长素释放肽
UAG 未酰化的生长素释放肽或去-酰基生长素释放肽
UAG(6-13) 具有SEQ ID NO:1的残基6至13的未酰化的生长素释放
肽
GHSR 生长激素促分泌素受体
CAC 循环生血管细胞
EPC 内皮祖细胞
AGE 高水平糖化终产物
BM 骨髓
VEGF 血管内皮生长因子
FACS 荧光激活细胞分类术
ROS 活性氧簇
已经描述了在糖尿病环境中的血管重塑的损害(参考文献32、33)。在患有I型或II型糖尿病的患者中,EPC的数量减少,并且它们的功能能力受到损害(参考文献15、32)。不利的代谢应激因子似乎主要导致损害功能活性和减少CAC向动脉损伤位点的聚集(参考文献15、34)。
血管生长的诱导在多种病理条件下代表了吸引人的治疗策略。心血管风险因素(例如糖尿病或肥胖症)降低EPC易得性的发现限制了使用细胞疗法治疗那些理论上最需要该治疗的患者的能力。
本文所述发明提供了以下证据:UAG可尤其阻止代谢应激因子,恢复CAC数量和功能活性(表现为经UAG-治疗的细胞在体内形成血管的能力)。
本发明涉及UAG对于CAC作用的预料不到的发现。更具体地,其涉及下列预料不到的发现:UAG使CAC迁移,保护CAC避免氧化应激或和糖尿病相关的氧化应激,降低CAC促进的衰老发作和恢复CAC功能活性,增加CAC数量,预防在生理条件和糖尿病环境中在CAC中产生ROS,与CAC结合和/或解救CAC的功能损害。
因此,该研究提供下列证据:UAG可用作新型治疗策略以改善或缓解具有心血管风险的受试者或患者中已受损的血管重塑,或治疗患有心血管疾病或缺血性疾病的受试者或患者,增加CAC数量和改善CAC功能,改善植入物成功生长(engraftment),改善与例如器官或其部分的移植相关或在例如器官或其部分的移植之后的植入物成功生长,用于或促进体外或回体(ex vivo)组织工程(例如但不限于血管工程化),改善伤口愈合,改善糖尿病患者(例如患有糖尿病性溃疡的糖尿病患者)中的伤口愈合。
除非另外说明,本文中使用的所有技术和科技术语具有和本发明所属领域的普通技术人员通常理解相同的意思。
未酰化的生长素释放肽、及其片段和类似物
为了本发明的目的,下列术语限定如下。在本申请中,术语“生长素释放肽”和“酰化的生长素释放肽”或“AG”可交换使用并且具有相同的意思。
术语“未酰化的生长素释放肽”或“UAG”旨在表示具有SEQ ID NO:1中指出的氨基酸序列的肽:(1-NH2Gly-Ser-Ser-Phe-Leu-Ser-Pro-Glu-His-Gln-Arg-Val-Gln-Gln-Arg-Lys-Glu-Ser-Lys-Lys-Pro-Pro-Ala-Lys-Leu-Gln-Pro-Arg-28;SEQ ID NO:1)。UAG还可称为UAG(1-28)。
天然变体形式的未酰化的生长素释放肽包括含有置换、添加或缺失一个或多个氨基酸的肽,这是由于编码生长素释放肽的基因或其等位基因的核苷酸序列的不连续改变、或由于转录RNA的选择性剪接而产生的。应理解,所述改变基本上不会影响未酰化的生长素释放肽的变体形式的性能、药理学和生物学特性。这些肽可以是盐的形式。特别地,所述分子的酸性官能团可被其盐衍生物所取代,例如但不限于三氟乙酸盐。
“肽”、“多肽”或“蛋白”是指任意氨基酸链,而不论长度或翻译后修饰(例如,糖基化或磷酸化)、或化学修饰、或含有非天然或不寻常氨基酸的那些,例如D-Tyr、鸟氨酸、氨基-己二酸。在本申请中所述术语可交换使用。
术语“片段”或“其片段”是指肽(例如未酰化的生长素释放肽)的氨基酸片段。未酰化的生长素释放肽的片段短于28个氨基酸残基。因此未酰化的生长素释放肽的片段的长度可以是27、26、25、24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5或4个氨基酸残基。例如,UAG的片段可以具有
SEQ ID NO:1的残基1-14,如SEQ ID NO:2中所示((UAG 1-14);Gly-Ser-Ser-Phe-Leu-Ser-Pro-Glu-His-Gln-Arg-Val-Gln-Gln);
SEQ ID NO:1的残基1-18,如SEQ ID NO:3所示((UAG 1-18);Gly-Ser-Ser-Phe-Leu-Ser-Pro-Glu-His-Gln-Arg-Val-Gln-Gln-Arg-Lys-Glu-Ser);
SEQ ID NO:1的残基1-5,如SEQ ID NO:4中所示((UAG 1-5);Gly-Ser-Ser-Phe-Leu);
SEQ ID NO:1的残基17-28,如SEQ ID NO:5中所示((UAG 17-28);Glu-Ser-Lys-Lys-Pro-Pro-Ala-Lys-Leu-Gln-Pro-Arg);
SEQ ID NO:1的残基6-13,如SEQ ID NO:6中所示((UAG 6-13);Ser-Pro-Glu-His-Gln-Arg-Val-Gln);
SEQ ID NO:1的残基8-13,如SEQ ID NO:7中所示((UAG 8-13);Glu-His-Gln-Arg-Val-Gln);或
SEQ ID NO:1的残基8-12,如SEQ ID NO:8中所示((UAG 8-12);Glu-His-Gln-Arg-VaI)或类似物。
保持UAG生物活性的任何其他UAG片段都为本发明所涵盖。一些UAG片段记录于美国专利申请序列公开号US 20080312133和WO/2008/145749。
在本发明的一些方面中,以“纯化的”、“分离的”或“基本上纯化的”形式使用多肽。当多肽从天然伴随它们的组分中分离时,它们是纯化的”、“分离的”或“基本上纯化的”。典型地,当化合物为样品中的全部物质的至少60重量%、65重量%、70重量%、75重量%、80重量%、85重量%、90重量%、95重量%、96重量%、97重量%、98重量%或99重量%时,其是基本上纯化的。
术语“未酰化的生长素释放肽的类似物”、“未酰化的生长素释放肽的片段的类似物”或“其类似物”是指未酰化的生长素释放肽或其片段的结构和功能类似物,所述片段尤其能够在本申请中描述的UAG的生物学功能方面取代UAG,例如但不限于预防和治疗心血管疾病、保护CAC细胞避免氧化应激或和糖尿病相关的氧化应激,促进血管重塑和新血管形成,增加CAC数量,改善CAC功能,保护CAC避免氧化应激,抑制在生理条件和糖尿病环境中在CAC产生ROS,保护以避免和抑制CAC促进的衰老发作相关的氧化应激,结合至CAC膜,和增加CAC转移和/或解救CAC的功能损害,如在本申请中所述。因此,这些结构和功能类似物将用于在本申请中所述的医疗条件下实现治疗益处。
简单结构类似物包含这样的肽,所述肽和SEQ ID NO:1中阐述的未酰化的生长素释放肽显现出同源性,或和其任何片段显现出同源性。生长素释放肽的类似物的例子是生长素释放肽-28(SEQ ID NO:1)是同种型、去Gln-14生长素释放肽(具有丝氨酸3的n-辛酸的修饰的27个氨基酸的肽)(其显示存在于胃中)。其功能上等同于生长素释放肽,因为其以类似的结合亲和性结合至GHSR-1a,在克隆的细胞中引起Ca2+流出,并且诱导和生长素释放肽-28类似的效力的GH分泌。期望UAG还具有功能上等同于UAG的去Gln-14 UAG。
UAG的优选类似物和UAG片段的优选类似物为从天然UAG序列或天然UAG片段序列通过保守氨基酸置换改变的那些;即,使用另外类似的特性置换残基的那些。典型置换包括:Ala、Val、Leu和lle中的那些;Ser和Thr中的那些;酸性残基Asp和Glu中的那些;Asn和Gln中的那些;碱性残基Lys和Arg中的那些;以及芳族残基Phe和Tyr中的那些。特别优选这样的类似物,其中数个(例如但不限于5-10、1-5或1-2个)氨基酸以任何组合置换、缺失或添加。例如,UAG的类似物和UAG在序列上的区别可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个氨基酸置换(优选保守置换)、缺失、或添加或其组合。
本文中提供本发明的肽的类似物,其和本文中所述的氨基酸序列在其全长上具有至少50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%的序列同源性,并且享有UAG的代谢效果或生物活性中的至少一种。本领域技术人员将容易地鉴定未酰化的生长素释放肽的类似物序列或未酰化的生长素释放肽的片段的类似物序列。
UAG的类似物或其片段的类似物(例如)为通过下列方式获得的类似物:丙氨酸分区法、D-氨基酸或合成氨基酸置换、或肽的环化。UAG或其片段的类似物可包含非天然编码的氨基酸,其中非天然编码氨基酸是指不是普通氨基酸、或吡咯赖氨酸或硒代半胱氨酸中的一种的氨基酸,或通过修饰(例如翻译后修饰)天然编码的氨基酸(包括但不限于20个普通氨基酸、或吡咯赖氨酸和硒代半胱氨酸)、但本身并未通过翻译络合而引入增长的多肽链中而产生的氨基酸。这种非天然存在的氨基酸的例子包括但不限于N-乙酰基葡萄糖胺基-L-丝氨酸、N-乙酰基葡萄糖胺基-L-苏氨酸和O-磷酸酪氨酸。
如本文中所使用的,术语“修饰的”是指对给定多肽做出的任何改变,例如改变多肽长度、多肽的氨基酸序列、化学结构、共翻译修饰或翻译后修饰。
术语“翻译后修饰”是指天然或非天然氨基酸的任何修饰,其在引入多肽链中后发生至这种氨基酸。只通过例子的方式,术语包括共翻译体内修饰、共翻译体外修饰(例如无细胞翻译系统中)、翻译后体内修饰和翻译后体外修饰。翻译后修饰的例子为但不限于本发明的肽的糖基化、乙酰化、酰化、酰胺化、羧化、磷酸化、引入盐、酰胺或酯(特别是C-末端酯)和N-酰基衍生物。翻译后修饰的类型是熟知的。
根据本发明的某些肽还可以是环化形式,使得N-或C-末端直接或通过插入接头部分而头尾连接,如果需要,这种部分本身通常包含一个或多个氨基酸残基以按照这样的方式连接主链,该方式为避免相对于非环化形式而改变肽的三维结构。相对于非环化的肽,这些肽衍生物可具有改善的稳定性和生物利用度。
环化肽的方法是本领域熟知的,例如可通过在两个侧链官能团之间形成二硫键、在一个侧链官能团和主链α-氨基或羧基官能团之间形成酰胺或酯键、在两个侧链官能团之间形成酰胺或酯键、或在主链α-氨基和羧基官能团之间形成酰胺键来完成。这些环化反应常规地在溶液中在高度稀释的情况下进行。通常完成环化,同时肽连接至树脂。在固体载体上合成环肽的一种最普通的方式是使氨基酸的侧链连接至树脂。使用合适的保护策略,C-和N-末端可选择地脱保护,并且在链装配后环化到树脂上。该策略被广泛地使用,并且和叔丁氧基羰基(Boc)或9-芴基甲氧基羰基(Fmoc)方案相容。然而,其限制为这样的肽,该肽含有合适的侧链官能度以连接至固体载体。可以使用多种方案来获得环肽的高效合成。一种合成环肽的方法基于同时从树脂中切除的环化。在合适的肽序列通过固相合成装配到树脂上后或线性序列附加于树脂上后,脱保护的氨基可以和其锚定活性连接基反应以产生保护的环肽。通常,需要最终脱保护步骤来产生靶环肽。
可使用Fmoc合成进行内酰胺化(环化的一种形式)以形成内酰胺桥,可以引入在侧链具有不同保护基的氨基酸,例如但不限于天冬氨酸(或谷氨酸),其被β酯(或对于谷氨酸是γ酯)的烯丙基酯保护;赖氨酸,其被N-ε的烯丙氧基氨基甲酸酯保护。在合成结束时,对于被Fmoc、Boc或和烯丙氧羰基不同的其他保护基保护的肽的N-末端,天冬氨酸和赖氨酸的烯丙基和烯丙氧羰基保护基可用(例如)钯(0)脱保护,接着使用PyAOP(7-氮杂苯并三唑-1-基氧基三(吡咯烷基)六氟磷酸盐)环化以制备内酰胺桥。
除非另有说明,本文中命名的氨基酸是指L-型。本领域中易于识别的缩写被用于描述氨基酸,包括左旋氨基酸(L-氨基酸或L或L-型)和右旋氨基酸(D-氨基酸或D或D-型)、丙氨酸(Ala或A)、精氨酸(Arg或R)、天冬酰胺(Asn或N)、天冬氨酸(Asp或D)、半胱氨酸(Cys或C)、谷氨酸(Glu或E)、谷氨酰胺(Gln或Q)、甘氨酸(GIy或G)、组氨酸(His或H)、异亮氨酸(Ile或I)、亮氨酸(Leu或L)、赖氨酸(Lys或K)、蛋氨酸(Met或M)、苯丙氨酸(Phe或F)、脯氨酸(Pro或P)、丝氨酸(Ser或S)、苏氨酸(Thr或T)、色氨酸(Trp或W)、酪氨酸(Tyr或Y)和缬氨酸(Val或V)。天然肽序列内的L-氨基酸残基可被改变为蛋白中通常发现的20个L-氨基酸中的任一个或相对于的D-氨基酸中的任一个、稀有氨基酸(例如但不限于4-羟基脯氨酸或羟基赖氨酸)、或非蛋白氨基酸(例如P-丙氨酸或高丝氨酸)。
UAG肽还可以是融合蛋白的一部分。通常有利地包括另外的氨基酸序列,所述另外的氨基酸序列含有促分泌序列或引导序列、前导序列、有助于纯化的序列(例如多个组氨酸残基)、或在重组制备中用于稳定的另外的序列。
本发明涵盖UAG或其片段任何其他类似物、或保持UAG生物活性的任何其他修饰的UAG或其片段。
提供UAG或其片段的功能和结构类似物中使用的通用方法和合成策略是通常使用和本领域熟知的,并且在下列文献中有所描述,例如:“Pepride synthesis protocols”ed,M.W.Pennigton & B.M.Dunn.Methods in Molecular Biology.Vol 35.Humana Press,NJ.,1994;“Solid phase peptide synthesis”by Stewart和Young,W.h Freeman & Co.,San Francisco,1969,Erickson和Merrifield;和“The Proteinss”Vol.2,p.255 et seq.(Ed.Neurath和Hill),Academic Press,New York,1976。
如本文中所使用的,术语“同源性”是指同时保持等同的生物活性的两个肽之间的序列类似性。同源性可通过在比对序列中比较各位置而确定。氨基酸序列之间同源性的程度是在序列所共享的位置处相同或匹配氨基酸的数量的函数,使得“同源序列”是指享有同源性和等同的功能或生物活性的序列。同源百分率的评价是本领域技术人员已知的。
确定肽的同源性、同一性和类似性的方法编码成可公开获得的计算机程序。确定两个序列之间的同一性和类似性的优选计算机程序方法包括但不限于GCG程序包、BLASTP、BLASTN和FASTA。BLAST X程序可公开得自NCBI和其他来源。熟知的Smith Waterman算法也可以用于确定同一性。
用于多肽序列比较的优选参数包括下列:
算法:Needleman和Wunsch,J.MoI Biol.48:443-453(1970);
比较矩阵:BLOSSUM62,来自Hentikoff和Hentikoff,Proc.Natl.Acad.Sci.USA.89:10915-10919(1992);
空位罚分:12;Gap Length Penalty:4。
用于这些参数的程序可公开得自为“空位”程序,其来自Genetics Computer Group,Madison,Wis。上述参数是用于氨基酸序列比较的默认参数(和末端空位的无罚分(no penalty for end gap)一起)。
本发明的多肽可以以本领域已知的任何合适的方式来制备。这些多肽包括分离的天然存在的多肽、重组制备的多肽、合成制备的多肽、或通过这些方法的组合而制备的多肽。制备这些多肽的方式和方法是本领域熟知的。
本发明的某些方面使用UAG多核苷酸。这些多核苷酸包括编码本申请中定义的UAG多肽、片段和类似物的分离的多核苷酸。
如本文中所使用的,术语“多核苷酸”是指包含多个脱氧核糖核苷酸或核苷亚基的分子。核苷亚基之间的连接可由磷酸酯、膦酸酯、氨基磷酸酯、硫代磷酸酯等提供,或由本领域已知的非磷酸酯基团提供,例如肽核酸(PNA)中使用的类肽型连接。连接基团可以是手性或非手性的。寡核苷酸或多核苷酸的长度可以为2个核苷亚基至数百或数千个核苷亚基。尽管寡核苷酸的长度优选为5至100个亚基,更优选长度为5至60个亚基,但是多核苷酸的长度可更长(例如,至多100)。多核苷酸可以是任何DNA和RNA。DNA可以是基因组DNA、基因组DNA文库、衍生自细胞或组织的cDNA和合成DNA中的任一种形式。另外,在某些方面中,本发明可以使用载体,包括抗菌素、质粒、粘粒或噬菌粒。
涉及本发明的多肽时,措辞“生物活性”、或“生物性能”或术语“活性”在本文中可互换使用,并且均是指本发明的多肽的药理、生物或细胞能力,包括但不限于在UAG的生物功能方面取代UAG的能力,例如但不限于预防和/或治疗心血管疾病、保护CAC细胞避免氧化应激或和糖尿病相关的氧化应激、促进血管重塑和新血管形成、增加CAC数量、改善CAC功能、保护CAC避免氧化应激,抑制在生理条件和糖尿病环境中在CAC产生ROS、保护以避免和抑制CAC促进的衰老发作相关的氧化应激、结合至CAC膜和增加CAC转移和/或解救CAC的功能损害。
治疗应用和治疗
在一方面,本发明提供一种用于治疗处于心血管疾病或缺血性疾病的风险中或患有心血管疾病或缺血性疾病的受试者(例如患者)的方法。本发明还提供一种用于在受试者中改善血管重塑和/或新血管形成的方法。在进一步的方面中,本发明提供一种用于在受试者中增加CAC的数量和改善CAC功能的方法。本发明还提供一种用于改善植入物成功生长、更特别是改善与例如组织或器官或其任何部分的移植相关或在例如器官或其部分的移植之后的植入物成功生长的方法。本发明还提供一种用于改善伤口愈合、改善植入物成功生长和/或促进组织工程的方法。
如本文中所使用的,术语“治疗”是指治疗性治疗以及阻止性和预防性措施。需要治疗的那些包括已经患有疾病或病症或症状的那些、以及预防疾病、病症或症状的那些。需要治疗的那些还是病症、疾病或症状已经发生并且留下后果或疤痕的那些。治疗还是指施用有效地改善或改良和疾病、病症或症状相关的综合症的治疗物质,以减轻疾病、病症或症状的严重性或治愈疾病、病症或症状,或从产生就预防疾病、病症或症状。
在一方面,本发明的方法包括向受试者施用治疗有效量的本文中定义的多肽的步骤,所述多肽享有和UAG本身相同的潜在治疗适应症。这种多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或上述任何片段或任何类似物,例如但不限于UAG(6-13)、UAG(8-12)和UAG(8-13)片段。
受益于施用本发明的多肽的受试者包括但不限于处于患有心血管疾病或缺血性疾病风险、或正患有心血管疾病或缺血性疾病、或已经患有心血管疾病或缺血性疾病的那些。例如这些受试者可以是患有I型或II型糖尿病的受试者和/或可以是患有肥胖症的受试者。
如本文中所使用的,术语“心血管疾病”是指涉及心脏或血管(动脉和静脉)的疾病。该术语是指影响心血管系统的任何疾病。它还指涉及动脉硬化症(动脉疾病)的疾病。心血管疾病包括但不限于动脉瘤、心绞痛、心律失常、心肌症、脑血管意外(中风)、脑血管疾病、先天性心脏病、充血性心力衰竭、心肌炎、瓣膜疾病、冠状动脉疾病、扩张型心肌病、舒张期功能障碍、心内膜炎、高血压(高血压病)、肥厚型心肌病、二尖瓣脱垂、心肌梗塞(心脏病发作)、静脉血栓性栓塞症、局部缺血和伤口愈合。
另外,下列人员将从施用本发明的多肽中受益:患有或处于患有血管并发症、和心血管疾病相关的代谢综合症或综合症X或肥胖症、动脉硬化症、原发性动脉粥样硬化血管退化(例如中枢和外周动脉病)风险的任何受试者,或需要血管重塑或需要新血管形成的任何受试者。如本文中所使用的,表述综合症X是指包括心血管疾病进展的风险在内的医疗病症的组合。
术语“氧化应激”是指活性氧的产生和生物系统的容易使活性中间体解毒或容易使所得损害修复的能力之间的失衡。
从增加CAC数量和/或改善CAC功能中受益的任何受试者或患者将从施用本发明的多肽中受益。
CAC数量是指从骨髓归巢至血管重塑的位点和/或新血管形成的位点的CAC的量或浓度。
CAC功能是指CAC的下列性能:转移至内皮化的位点(CAC转移),分化到内皮细胞中和参与内皮化。改善CAC功能是指导致更期望的条件CAC功能,例如,改善CAC转移是指导致更期望的条件CAC转移。
需要血管重塑或血管修复和/或需要新血管形成的任何受试者也将从施用本发明的多肽中受益。
术语“血管重塑”或“血管修复”是指成熟血管的直径、厚度或结构的任何持久性改变。术语“血管重塑”还包括旁系血管的形成。例如,在动脉硬化症中,血管重塑作为补偿机制将血流保留在斑块生长面中,这易于引起动脉的狭窄或缩小。
术语“新血管形成”是指形成具有红血球灌流的功能性微血管网络。
改善血管重塑和/或新血管形成是指导致更期望的条件血管重塑和/或新血管形成。
本发明的多肽还可用于促进移入例如移植接受者(例如动物或人)中的细胞、组织和/或器官或其部分的成功生长。如本文中所使用的,术语“植入物成功生长(engraftment)”是指所移植的组织被纳入宿主机体内。如本文中所使用的,术语“植入物成功生长”还是指这样的过程,其中移植的干细胞或骨髓细胞迁移至骨髓并开始产生血细胞。
本文中所述的多肽还可用于再生医学或组织工程中以开发生物替代品,所述生物替代品恢复、保持或改善整个器官或其部分(例如心脏、血管、骨髓等)的组织功能。表述“组织工程”也是指制备能作为全功能单位被植入或能发育以便在植入后执行必需功能的天然或合成的器官和组织。再生医学或组织工程的方法是本领域技术人员已知的。
本文中定义的多肽还可用于改善伤口愈合。在特定但非限制性例子中,本文中定义的多肽还可用于改善糖尿病患者中的伤口愈合,例如改善糖尿病溃疡的愈合。
术语“代谢紊乱”是指但不限于碳水化合物代谢紊乱、氨基酸代谢紊乱、有机酸代谢紊乱(有机酸尿症)、脂肪酸氧化和线粒体代谢紊乱、卟啉代谢紊乱、嘌呤或嘧啶代谢紊乱、类固醇代谢紊乱、线粒体功能紊乱、过氧化物酶体功能紊乱、和溶酶体蓄积紊乱。
术语“代谢综合症”是指增加心血管疾病和糖尿病的风险的医学病症的联合。
本发明另一方面提供加入了至少一种本文所述多肽的任意药物组合物。
对于治疗和/或药物用途,本文中定义的多肽可配制以根据常规方法来用于(但不限于)静脉内、皮下、透皮、局部、口服、颊部、舌下、鼻、吸入、肺或胃肠外施用。静脉内注射可以是在常规时间期限内通过团块或输注来进行。本文中定义的多肽还可直接施用至受试者内的靶点,例如,通过生物导弹递送至内部或外部靶点或通过导管递送至动脉内的位点。
作为混悬剂口服的活性成分(例如本文中定义的多肽)可以根据药物制剂领域熟知的技术来制备,并且可含有但不限于用于赋形的微晶纤维素、作为助悬剂的海藻酸或海藻酸钠、作为增粘剂的甲基纤维素和甜味剂/调味剂。作为速释片剂,这些组合物可含有但不限于微晶纤维素、磷酸二钙、淀粉、硬脂酸镁和乳糖和/或其他赋形剂、粘合剂、膨胀剂、崩解剂、稀释剂和润滑剂。活性成分可通过控释递送系统的方式来施用。
通过鼻气雾剂或吸入剂施用的制剂可制成(例如)盐水中的溶液,使用苯甲醇或其他合适的防腐剂、增强生物利用度的吸收促进剂、使用氟碳、和/或使用其他增溶或分散剂。
本发明的多肽可以以静脉内(团块和输注)、腹膜内、皮下、在闭塞或不闭塞的情况下局部、或肌肉内的形式施用。当通过注射施用时,可注射的溶液或混悬液可使用本领域熟知的合适的无毒性、胃肠外可接受的稀释剂或溶剂来配制。
本发明的多肽还可被配制以用于局部施用。本文中使用的术语“局部”包括能够使化合物排列于(line)皮肤或粘膜组织的任何施用途径。本文中定义的多肽的局部施用可用于在受试者中(例如)改善伤口愈合或改善伤口治疗或用于原位治疗。
适于局部应用的制剂可以为(例如)霜剂、涂剂、溶液剂、凝胶剂、软膏剂、糊剂、石膏剂、漆剂、生物粘合剂等的形式,和/或可制备以含有脂质体、胶束、微粒和/或微球。所述制剂可以是水性的,即含有水,或可以是非水性的,并且任选地和闭塞性覆层联合使用,使得在施用至机体表面时和之后,从机体表面蒸发的水分保持在制剂内。
油膏剂(药剂领域熟知的)是半固体制剂,其典型地基于凡士林或其他石油衍生物。使用的特定油膏剂的基底是本领域技术人员意识到的,并且将提供以最佳地递送本文中定义的多肽,并且优选地提供其他期望的特性,例如,柔软性等。霜剂(也是本领域熟知的)是粘性液体或半固体乳剂,水包油型或油包水型。霜剂的基底是水可洗涤的,并且含有油相、乳化剂和水相。如药剂领域的技术人员所意识到的,凝胶剂是半固体、混悬剂型体系。单相凝胶剂含有基本上均匀地分配在整个载体液体中的有机大分子,所述载体液体典型地是水性的,但也优选含有醇和任选的油。优选用于递送化妆剂的涂剂是在无摩擦的情况下施用至皮肤表面的制剂,并且通常是液体或半液体制剂,其中固体颗粒(包括活性剂)存在于水或醇性基底中。涂剂通常是固体的混悬剂。糊剂是半固体剂型,其中活性剂悬浮在合适的基底中。取决于基底的性质,糊剂在脂肪糊剂或由单相水性凝胶制备的那些之间分开。石膏剂包含糊状混合物,其直接或在浸透到基底材料(例如布)中后铺展在机体上。本发明的制剂可溶解或分散在石膏中以制备医用石膏剂。生物粘合剂是粘附至机体组织的表面的制剂。聚合物生物粘合剂制剂是本领域熟知的。
制剂还可制备含有脂质体、胶束、微粒和/或微球。脂质体是微观囊泡,其具有包含脂质双层的脂质壁,并且可用作药物递送系统。胶束是本领域已知的,并且包含配置的表面活性剂分子,使得它们的极性头基形成外部球壳,而疏水性烃链朝向球的中心取向,从而形成芯。微粒是在微米尺寸范围内的特定载体系统,通常用聚合物制备,其可用作药物或疫苗(通常陷入颗粒内)的递送系统。类似地,微球可加入本发明的制剂和药物递送系统中。和脂质体和胶束类似,微球基本上囊封药物或含有药物的制剂。尽管不是必需的,但是微球通常由合成或天然存在的生物相容性聚合物形成,但还可包含带电荷的脂质,例如磷脂。
适于局部施用的制剂的制备是本领域熟知的,并且在相关文本和文献中有所描述。
通常,药物组合物包含至少一种本发明的多肽和本领域技术人员熟知的药学上可接受的载体。取决于使用的剂型,所述组合物还可包含(例如)合适的赋形剂、稀释剂、填充剂、增溶剂、防腐剂、盐、缓冲剂和本领域熟知的其他材料中的一种或多种。组合物的方法是本领域熟知的。
在本发明的上下文中,术语“药学上可接受的载体”旨在表示任何材料,其在下列意义上是惰性的:其本身基本上不具有任何治疗和/或预防效果,并且是非毒性的。药学上可接受的载体可加入本发明的多肽中,目的是使其可以获得具有可接受的技术性能的药物组合物。
这些载体的例子包括离子交换剂、氧化铝、硬脂酸铝、卵磷脂、血清蛋白(例如人血清白蛋白)、缓冲物质(例如磷酸盐)、甘氨酸、山梨酸、山梨酸钾、饱和植物脂肪酸的部分甘油酯混合物、水、盐或电解质(例如硫酸鱼精蛋白、磷酸氢二钠、磷酸氢钾、氯化钠)、锌盐、胶体硅、三硅酸镁、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素基物质和PEG。
用于局部或凝胶基形式的多肽的载体包括多糖,例如羧甲基纤维素钠或甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸酯、聚氧乙烯-聚氧丙烯-嵌段聚合物、PEG、和木蜡醇。
用于体内施用的多肽必须是无菌的。这可通过在冻干和重构之前或之后通过无菌滤膜过滤而实现。多肽通常以冻干形式或溶液的形式储存。治疗性多肽组合物通常置于具有无菌进入孔的容器中,例如具有由皮下注射针头穿透的塞子的静脉内溶液包或小瓶。
对于本文中定义的方法中的用途,本发明还提供制造品或商业包装或试剂盒,包含:容器;容器上的标签;和当在指示的水平处使用时,在容器内包含本发明的多肽作为活性剂的组合物,其中所述组合物尤其有效地用于治疗心血管疾病、和/或改善血管重塑或新血管形成、和/或增加CAC数量和改善CAC功能、和/或改善伤口愈合、和/或用于或促进植入物成功生长和/或组织工程。容器上的标签指示可以如何使用组合物。
“治疗有效量”是指以需要的剂型和时间期限,有效地获得期望的治疗结果的量。治疗有效量的本文中所述的肽可以根据因素来改变,例如疾病状态、年龄、性别和个体重量、所述组合物在个体中引起期望的反应的能力。剂量方案可被调节以提供最佳的治疗反应。治疗有效量还是这样的量,其中化合物的任何毒性或有害的效果胜过治疗性有益效果。“预防有效量”是指以需要的剂型和时间期限,有效地获得期望的预防结果的量,例如预防或抑制和胰岛素水平和/或活性相关的病症的发作。预防有效量可如上述用于治疗有效量所述来确定。对于任何特定的受试者,特定的剂量方案可根据个体需要和管理或监督所述组合物施用的人员的专业判断随时间调节。
例如,本发明的肽(本文中也称为“活性化合物”)的治疗有效量或有效剂量是足以获得下列效果的量:在具有心血管风险的受试者或患者中改善或改良损害的血管重塑,或治疗患有心血管疾病或缺血性疾病的受试者或患者,改善植入物成功生长,改善与器官或其部分的移植相关或在器官或其部分的移植之后的植入物成功生长,用于或改善或促进体外或回体组织工程(例如但不限于血管工程化),改善伤口愈合,改善糖尿病患者(例如患有糖尿病性溃疡的糖尿病患者)中的伤口愈合。测量这些参数的方法和/或检测是本领域普通技术人员已知的。
本发明的治疗有效量通常从约0.001μg/kg至约10mg/kg改变,更特别地从约0.01μg/kg至约10mg/kg改变,甚至更特别地从约1μg/kg至约1mg/kg改变。本发明还涵盖在该范围外但是具有期望的治疗效果的治疗有效量或有效剂量。
在一个方面中,上述受试者是哺乳动物,在进一步的方面中,上述受试者是人。
试验和数据分析
在下面提供的试验和数据分析中,通过在糖尿病环境中进行一些试验来重现心血管风险或病情。本领域技术人员将意识到,获得的数据可外推至是或可以确定和CAC生物功能的损害相关的其他生理条件或环境。
UAG对于CAC细胞转移和代谢的作用
I.UAG保护CAC避免氧化应激
主要取决于活性氧簇(ROS)的产生,氧化应激在和糖尿病相关的组织损害(参考文献21)和内皮损伤中发挥主要作用。UAG或AG保护内皮细胞避免凋亡(参考文献8)的观察导致评价生长素释放肽同种型对于CAC生物学的作用。
首先,评价响应于UAG和AG的细胞周期进程。如图1A中所示,UAG而不是AG能够诱导S期中细胞百分数显著增加,该作用在培养7天后仍然是明显的。为了研究该作用是否依赖于抑制基线ROS的产生,进行DCF-DA检测。在图1B中记录的结果揭示出,和未治疗的细胞相比时,UAG治疗显著地降低ROS产生的基线水平。当使用AG时,无法检测到保护作用(图1B)。图1E揭示出UAG的片段,即UAG(6-13)和未治疗的细胞相比时,也降低ROS产生的基线水平。使用H2O2作为阳性对照。AGE-介导的损害信号主要依赖于ROS产生(参考文献29)。如图1C和1F中所示,当细胞用UAG或UAG(6-13)片段攻击时,在AGE-培养的细胞中ROS产生的水平降低。和上述结果一致的是,使用AG不能检测到效果。为了进一步证实这些数据,将CAC分离自II型糖尿病患者,并进行UAG或AG治疗。图1D中记录的数据揭示出UAG而不是AG在糖尿病-回收的细胞中降低细胞内ROS产生。
II.UAG预防CAC衰老
除了DNA损害,应激引起的信号也诱导衰老样生长停滞(参考文献30)。p53、p21和pRb是衰老的主要调控剂,并且ROS产生通常被认为是上游信号。之前示出衰老的促进发作可在来自糖尿病患者的EPC中检测到(参考文献22)。上述数据导致评价是否ROS产生翻译到衰老的促进发作中,并且是否UAG可以解救该效果。
为此,首先评价单独或联合UAG的AGE治疗对于SA-β-gal活性的作用。和对于ROS产生的结果一致的是,UAG能够减少衰老细胞的数量(图2A)。另外,当UAG加入AGE-培养的CAC中时,也可以检测到SA-β-gal阳性细胞的数量显著地减少(图2A)。p53、p21和pRb在介导该事件中的作用由下列观察结果证实:UAG抑制AGE诱导的p53积聚、p21表达和Rb的磷酸化(图2B)。另外,AGE-诱导的p53积聚和衰老样生长停滞通过沉默p53而受到抑制(图2C)。
为了进一步证实这些数据,II型糖尿病患者进行UAG治疗。在治疗12小时后,将CAC从UAG治疗的和未治疗的患者中回收并培养。如图2D和2E所示,当体内施用时,UAG减少衰老细胞的数量并抑制p53积聚、Rb的磷酸化和p21表达。这些数据进一步证实p53-介导的传导途径有助于糖尿病环境中的损害的CAC功能,并且UAG可以抑制这些事件。
III.UAG影响CAC转移
CAC生理性居住在BM中并且响应于微环境改变而迁移至循环中。CAC转移中的损害已经报道在具有心血管风险因素的患者中(参考文献19、31)。
该观察导致研究UAG治疗对于BM CAC转移的作用。为此,正常受试者和糖尿病患者用UAG或盐水治疗6小时。在治疗后,将CAC从4个对照受试者和4个糖尿病患者中回收,并通过FACS分析分析和计数。如图3A中所示,对于从UAG-治疗的患者中回收的CAC的FACS分析证实确实回收的细胞是CAC,这由高表达的CD45标记、低频率的CD14单核细胞标记与未表达的内皮分化标记CD146和CD105而示出。黑线是指用作阴性对照的免疫前IgG,并且灰线是指表面标记表达。当分析来自未治疗的糖尿病患者或未治疗的或治疗的健康受试者中的CAC时,获得类似的结果(数据未示出)。有趣地,和正常受试者相比,UAG治疗而不是AG治疗导致糖尿病患者中回收的细胞的数量明显的增加(图3B)。在用AG或盐水治疗的糖尿病患者和对照之间未检测到统计差异。
为了证实它们的血管特征,从患者和对照中回收的细胞用IL-3培养;其能够诱导衍生自外周血液和BM的CD45+细胞的增殖和动脉形态发生(参考文献28)。如图3C中所示,从UAG-治疗的糖尿病患者而不是从AG-治疗的糖尿病患者中回收的细胞经历细胞增殖。另外,如图3D中所记录,当通过用于动脉标记(肝配蛋白B2、刻缺蛋白1和刻缺蛋白4)或用于静脉标记(EphB4)的定量(Q)-RT-PCR来评价动脉形态发生时,只发现得自UAG-治疗的患者的细胞也能够进行动脉说明。这些数据还指示和糖尿病相关的CAC损害可通过UAG攻击来解救。
为了进一步证实通过使用UAG处理患者和健康对照而获得的数据,使用两种不同的糖尿病鼠模型。用盐水或UAG治疗NOD/SCID鼠和ob/ob鼠不同时间间隔。本领域技术人员将熟悉NOD/SCID鼠和ob/ob鼠模型。
在治疗后,将细胞回收,通过FACS分析分析,计数和培养。如图4A中所示,FACS分析证实,对于人的负体,从UAG-治疗的ob/ob鼠中回收的细胞表达CD45标记和CD31、KDR而不是CD33。黑线是指用作阴性对照的免疫前IgG,并且灰线是指表面标记表达。当分析来自未治疗的糖尿病鼠以及未治疗的或治疗的野生型鼠中的CAC时,获得类似的结果(数据未示出)。另外,和在非糖尿病NOD/SCID鼠中不同,在糖尿病NOD/SCID鼠中,UAG攻击能够增加回收的细胞的百分数(图4B)。增加的循环CAC的数量还可以在用UAG攻击的ob/ob鼠中检测到。有趣地,从UAG-治疗的ob/ob鼠中回收的细胞的数量平行于未治疗的野生型鼠的情况,这指示出UAG将CAC的数量完全恢复至正常生理水平(图4B)。和人负体一致的是,从UAG-攻击的鼠中回收的CAC可以增殖(图4C),并且当在IL-3存在下培养时获得动脉定型(图4D)。
UAG实现血管重塑和新血管形成
IV.UAG治疗解救糖尿病CAC的功能损害
出现的数据表明祖细胞能够引入现存的血管结构中以形成新的血管并改善灌流(参考文献33)。为了评价是否从UAG-治疗的糖尿病患者中回收的CAC解救它们的血管形成能力,体内检测新生血管形成。为此,将含有IL-3和CSFE-标记的CAC(从未治疗的或UAG-治疗的患者中回收)的Matrigel plug注射到SCID鼠中,在注射15天后,回收Matrigel plug并通过免疫组织化学分析。记录在图4E中的结果证实许多这些标记的细胞形成功能血管,如通过在它们的腔中的红血球所记载的那样(图4E,组b(右))。相反,当使用从未治疗的患者中回收的CAC时,不能检测到功能血管(图4E,组a(左))。为了排除新生血管衍生自宿主源的血管源性细胞的可能,使用抗-人HLA类I和抗-鼠MHC II抗体来进行免疫荧光检测。发现大部分血管排列有人HLA类I阳性细胞(图4F)。因此,这些数据进一步提供下列证据:UAG治疗改善CAC可用性和血管重塑能力。
V.在人CAC上存在UAG结合位点
通过评价100nM未标记的UAG(1-28)和[125I-Tyr4]-UAG(0.25nM)竞争这些结合位点,研究在CAC膜上存在UAG的特异性结合位点。还测试了存在100nMAG(1-28)(酰化的生长素释放肽)、UAG(28-1)、生物失活生长素释放肽类似物和合成UAG(6-13)-NH2片段的情况下结合的特异性。这种竞争结合研究的结果(图5A)揭示出[125I-Tyr4]-UAG和CAC膜的结合受到UAG(1-28)和UAG(6-13)而不是AG(1-28)或UAG(28-1)的抑制。[125I-Tyr4]-UAG的特异性结合率(根据在不存在、对照和存在UAG的情况下结合率之间的差值来计算)表示对照值的约75%(P<0.001),并且对来自两种不同细胞制剂中的新鲜(0.25和0.26fmol)或冻融(0.20和0.33fmol)的CAC膜进行检测。
对来自产生足够量的用于该试验的膜的CAC制剂的膜进行饱和结合试验,揭示出放射配体和CAC膜的特异性结合是饱和的(图5B),在2nM处到达最大值,浓度和生理循环UAG水平一致。这些数据(数据未示出)的Scatchard分析暗示在CAC细胞上存在单一种类(Hill系数接近1)的未酰化的生长素释放肽结合位点,Kd为0.48nM,并且Bmax为10.7fmol/mg膜蛋白。这些结果指出UAG能够以高的亲和力结合至CAC细胞。
材料和技术方案
患者和对照-从6名II型糖尿病患者(性别,M/F 5/1;HbA1c,8±1.2%;年龄-年,62.8±12.46;BMI,27.1±3.22肌酸肝,1.04±0.20mg/dl;腰围(cm),98.2±7.52,总胆固醇,192±50mmol/L,HDL胆固醇,46±13.98mmol/L,LDL胆固醇,113±39.77mmol/L,甘油三酯,157.5±54.23,空腹血糖126±19.04mg/dl无视网膜病,3名患者中有高血压,血压141/87mm Hg;Chol/apoB,1.3±0.1)中回收血液。所有都仅用饮食治疗(糖尿病患者不使用其他药物)。使用8名血液供体作为对照(性别,M/F 4/4;年龄-年,26.6±4.65;BMI 21.14±8.08,肌酸肝,0.96±0.063mg/dl,总胆固醇,162.13±10.79mmol/L,HDL胆固醇,49±10.4mmol/L,LDL胆固醇,86.25±17.72mmol/L,甘油三酯,132.13±27.10,无视网膜病,无高血压:血压125/70mm Hg,Chol/apoB,1.6±0.1)。所有受试者进行下列测试:
UAG(3.0μg/kg/h从0至12小时静脉内输注12h);
等渗盐水(从0至12小时输注)。
在整夜空腹后,在通过缓慢输注等渗盐水而将留置导管置入前臂静脉30分钟后,在08.30-09.00a.m.开始进行所有试验。在0h、6h和12h取出血液样品。
试剂-M199培养基(测试的内毒素)、牛血清白蛋白、胎牛血清(FBS)、糖化人白蛋白(AGE)得自Sigma-Aldrich(St Louis,MO)。小牛血清(测试的内毒素)得自HyClone(Logan,UT)。胰蛋白酶购自Difco。硝基纤维素过滤器、辣根过氧化物酶-结合抗-兔IgG和抗-鼠IgG、分子量标记与化学发光试剂(ECL)得自Amersham Biosciences。酸性β-gal苷酶染色试剂盒得自Invitrogen。过氧化氢得自Carlo Erba reagents。通过Limulus amebocyte检测(浓度<0.1ng/ml)测试内毒素污染的存在。人IL-3获赠自Sandoz Pharma Ltd(Basel,Switzerland)。人UAG购自Phoenix Europe GmbH(Karlsruhe,Germany)。
抗体-单克隆抗-p53克隆DO-1、抗-CD31、抗-FIk1/KDR、抗-CD33FITC、抗-β-肌动蛋白、抗-p21得自Santa Cruz Biotechnology,Inc.(Heidelberg,Germany)。磷酸化-Rb来自Cell Signaling Technology(Beverly,MA)。抗-鼠CD45 PE、抗-CD14 PE、抗-人CD45 FITC抗血清得自Miltenyi Biotec Inc.(Auburn,CA,USA)。抗-CD 146-FITC抗体得自BioCytex(Marseille,France)。抗-CD105 FITC抗体购自Tecnogenetics s.r.l.(Milano,Italy)。第二FITC或PE抗体得自Miltenyi Biotech Inc.和得自Sigma。抗-人HLA类I抗体得自Sigma-Aldrich,而抗-鼠MHC II抗体得自Chemicon(Temecula,CA,USA)。
来自外周血液单核细胞的CAC的分离和培养-将由Fycoll Histopaque 1077(Sigma)分离的外周血液单核细胞(PB-MNC)重悬于20% FBS 199培养基中,并且放置在纤维结合蛋白-包覆的盘上(Biocoat,Becton Dickinson Labware),如Hill et al.所述(参考文献19)。对从正常供体和糖尿病患者中回收的CAC进行人UAG研究。通过FACS分析评价有序细胞的纯度(参考文献20)。为了试验,将分离的CAC在5% CO2、37℃下、在20μg/ml纤维结合蛋白-包覆的盘上、在EGM-2培养基中培养4天,所述EGM-2培养基单独或联合1μM UAG和1.2mg/ml AGE含有10% FBS、氢化可的松、人成纤维细胞生长因子、血管内皮生长因子、胰岛素生长因子1、抗坏血酸、人表皮生长因子、庆大霉素和两性霉素-B(Cambrex,Walkersville,MD,USA)。在选择的试验中,将分离的CAC在补充10ng/ml的IL-3的EBM-2培养基(Cambrex,Walkersville,MD,USA)中培养。FACS用于分析它们的表型(使用抗-CD45、抗-CD31、抗-CD105、抗-CD14抗体)(参考文献22)。
转移检测-评价从用UAG或盐水治疗6h和12h的健康受试者和糖尿病患者中回收的CAC。MNC的总数量由3个独立的研究者计数。CAC百分数通过将从用UAG、AG或盐水治疗6h和12h的糖尿病患者和健康供体中获得的CAC和在时间0时回收的CAC进行比较来计算。
小干扰RNA(siRNA)使内源性p53沉默-为了获得p53的失活,根据供应商的说明,将从使用或不使用AGE培养的正常受试者中回收的CAC由LipofectaminePLUSTM试剂(Invitrogen)瞬时转染,其中载体pSUPER retro含有p53 siRNA或杂化p53siRNA(对照siRNA)序列(1.5μg),如Brummelkamp et al.所述(参考文献23)。含有p53 siRNA和杂化p53 siRNA的pSUPER retro由Dr.S.Soddu友好地提供。60h后制备全细胞提取物,在10% SDS-PAGE上分离,并用抗-p53抗体免疫印迹。
ROS的检测-在指示的培养条件下降DCF-DA(0.5μM最终浓度)加入CAC。在指示时间,细胞进行FACS分析,并且按照上述方式进行处理(参考文献22)。使用H2O2作为阳性对照。
CAC衰老-通过对从在EGM2培养基中用UAG或AGE+UAG和盐水培养4天的正常受试者或UAG-治疗的糖尿病患者中回收的CAC的酸性β-gal活性来评价衰老(参考文献22)。简言之,将CAC在磷酸盐-缓冲盐水中洗涤,在室温下在2%多聚甲醛在固定3分钟,在37℃下用新鲜SA-β-galstain溶液:1mg/ml 5-溴-4-氯-3-吲哚基β-D-吡喃半乳糖苷(X-gal)、5mM/升亚铁氰化钾、5mM/升铁氰化物、150mM/升NaCl、2mM/升MgCl2、0.01%去氧胆酸钠和0.02% Nonidet P-40温育24h。使SA-β-gal-阳性细胞由3个独立的研究者手工计数。
蛋白质印迹分析-将来自在UAG存在下联合或不使用AGE培养的健康供体的CAC、以及来自用盐水或UAG治疗的糖尿病患者中回收的CAC胞溶。按照前面所述检测蛋白浓度(参考文献24)。将50μg的蛋白在SDS-聚丙烯酰胺凝胶上分离,并转移至硝基纤维素膜。如之前所述进行和抗-p53、抗-p21与抗-磷酸化-Rb抗体的反应,并用增强的化学发光检测系统(Amersham Biosciences)来检测(参考文献20)。
RNA分离和定量实时PCR-将来自用UAG或盐水治疗的糖尿病患者、健康受试者和鼠的CAC在EGM-2培养基中培养。使用人动脉和静脉细胞作为阳性对照。如前所述,通过Q-RT-PCR进行mRNA定量(参考文献24)。通过使用比较性阈值循环方法来计算肝配蛋白B2、刻缺蛋白1、刻缺蛋白4和EphB4的相对表达。将使用的人和鼠引物序列进行说明(参考文献25,26)。
流式细胞计量-为了分析CAC细胞周期进程,将从糖尿病、健康受试者、NOD/SCID,ob/ob和野生型鼠中回收的细胞在补充IL-3(10ng/ml)的EBM-2中培养,如前所述进行FACS分析(参考文献20)。如前所述通过流式细胞计量术评价细胞表面分子(参考文献24)。标记-阳性细胞的频率表示为平均值±标准偏差(SD)。
体内试验
糖尿病和对照鼠-将鼠分成四组。记录每组的血糖和胰岛素的测定。十六只6周龄ob/ob鼠(血糖600±45mg/dL,胰岛素5.5±0.9ng/ml);十六只C56BL6/J野生型鼠(血糖150±18.2mg/dL,胰岛素1±0.05ng/ml);十只7周龄NOD/SCID鼠(血糖164±12.9mg/dL,胰岛素1.2±.0.12ng/ml);十只17周龄NOD/SCID(血糖536±36.3mg/dL,胰岛素4.85±0.74ng/ml)。动物程序符合Care and Use of Laboratory Resources指南(National Institutes of Health publication no.93-23,1985修订)。
血糖和血清胰岛素测定-使用One Touch II血糖仪(Lifescane,Mountain View,CA)来测量血糖。根据生产商的说明,使用鼠胰岛素放射性免疫检测试剂盒(Linco Research immunoassay,St.Charles,MO)测量血清胰岛素。
来自C57BL/6J、C57BL/6J ob/ob鼠和NOD/SCID鼠的CAC的分离和培养-6周龄C57BL/6J(wt)和ob/ob鼠、7和17周龄NOD/SCID鼠购自Charles River Lab(Lecco,Italy)。通过腹膜内注射三溴乙醇(100mg/50ml ip)来麻醉动物。将血液样品从左心室提取,如Hoff所述(参考文献27)。外周血液MNC通过Ficoll密度梯度离心法来分离。将回收的细胞洗涤两次。将分离的细胞重悬,并且在20μg/ml纤维结合蛋白-包覆的盘上在EGM-2 BulletKit培养基中培养。在选择的试验中,将分离的CAC在补充10ng/ml的IL-3的EBM-2培养基中培养。
转移检测-将鼠用UAG或盐水治疗12小时。将如上所述回收和纯化的CAC置于培养基中,并且由三个独立的研究者计数。通过比较CAC的数量/μL从左心室提取的血液来计算技术比。
Matrigel plug检测-对于鼠血管形成检测,将未治疗的或UAG-治疗的CAC(得自II型糖尿病患者)计数,并重悬于DMEM(4 x 106,在250μLDMEM中)中。将细胞冷冻在冰中,用荧光染料羧基荧光素二醋酸盐琥珀酰亚胺酯(CSFE,Molecular Probes)标记,在4℃下加入含有IL-3(100ng/ml)的250μL Matrigel中,并在7周龄NOD/SCID鼠(5鼠/组)的腹部正中区域中皮下注射。在15天后,将鼠杀死,并且将Matrigel plug回收,并且固定在10%缓冲的甲醛溶液中,并且嵌入石蜡中用于免疫组织化学。
免疫组织化学和免疫荧光-对于免疫组织化学,将来自Matrigel plug的石蜡-嵌入块的切片收集到聚-赖氨酸-包覆的载玻片上。将内源性过氧化物酶活性用6% H2O2在室温下阻断8分钟。为了检测荧光染料CSFE标记的细胞,将抗-荧光素/Oregon Green多克隆Abs(Molecular Probes)在4℃下施加至载玻片过夜。将辣根过氧化物酶-标记的抗兔Envision聚合物(DakoCytomation,Carpinteria,CA)温育30分钟。将反应产物用3,3-二氨基苯联胺显色。忽略初级Ab或使用不相关兔血清IgG的置换作为阴性对照。对于各试验在x40倍下将阳性细胞百分数在4个非顺序切片中进行计数。对于免疫荧光,如前所述将样品用抗-人HLA I和抗-鼠MHC II抗体进行处理(参考文献28)。MHC II或HLA I阳性血管的数量通过在三个不同样品中计数10个随机选择的区域来确定。
统计学分析-体外和体内结果代表至少三个独立试验。进行三次体外试验。使用Bio-Rad GS 250分子成像仪的密度计分析法用于计算蛋白激活或表达的诱导倍数的差异(*和§p<0.05,在试验和对照值之间有统计显著性)。试验和对照值之间的差异显著性使用Newman-Keuls多重比较检验的方差分析来计算。在体内试验中进行类似的统计学分析。
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尽管结合特定实施方案来描述了本发明,但是应理解,其能够进一步修改,并且本申请旨在涵盖任何变化、运用、或运用它的一般原理的修改,并且包括落在本发明附加的权利要求书的范围内的偏离作为本领域已知或实践的本公开的内容。
在本说明书中引用的所有文献都通过引用的方式并入本文中。
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Claims (50)
1.一种用于治疗受试者中的心血管疾病的方法,该方法包括向所述受试者施用治疗有效量的多肽,所述多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述方法用于改善血管重塑和/或新血管形成。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中所述方法用于增加循环生血管细胞(CAC)数量和/或改善CAC功能。
4.根据权利要求3所述的方法,其中所述方法用于保护CAC避免氧化应激。
5.根据权利要求3或4所述的方法,其中所述方法用于改善CAC转移。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法,其中所述方法用于减少CAC衰老。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其中以从约0.001μg/kg至约10mg/kg变化的剂量施用所述多肽。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其中所述心血管疾病与I型或II型糖尿病相关。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其中所述心血管疾病与肥胖症相关。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其中所述心血管疾病与代谢综合症相关。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其中所述心血管疾病与动脉粥样硬化血管退化相关。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法,其中所述片段包含SEQ ID NO:1的残基8至12或其类似物。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的方法,其中所述片段包含SEQ ID NO:1的残基6至13或其类似物。
14.根据权利要求1至11中任一项所述的方法,其中所述片段具有选自由SEQ ID NO:6、SEQ ID NO:7、SEQ ID NO:8及其类似物构成的组中的氨基酸序列。
15.根据权利要求1至11中任一项所述的方法,其中所述片段由氨基酸序列SEQ ID NO:6构成。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法,其中所述受试者是人。
17.一种用于在受试者中增加循环生血管细胞(CAC)数量和/或改善CAC功能的方法,该方法包括向所述受试者施用治疗有效量的多肽,所述多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
18.根据权利要求17所述的方法,其中所述方法用于保护CAC避免氧化应激。
19.根据权利要求17或18所述的方法,其中所述方法用于改善CAC转移。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法,其中所述方法用于减少CAC衰老。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的方法,其中所述方法用于改善血管重塑和/或新血管形成。
22.根据权利要求17至21中任一项所述的方法,其中所述受试者处于患有心血管疾病的风险中或患有心血管疾病。
23.根据权利要求17至22中任一项所述的方法,其中所述受试者患有I型或II型糖尿病。
24.根据权利要求17至23中任一项所述的方法,其中以从约0.001μg/kg至约10mg/kg变化的剂量施用所述多肽。
25.根据权利要求17至24中任一项所述的方法,其中所述片段包含SEQ ID NO:1的残基8至12或其类似物。
26.根据权利要求17至24中任一项所述的方法,其中所述片段包含SEQ ID NO:1的残基6至13或其类似物。
27.根据权利要求17至24中任一项所述的方法,其中所述片段具有选自由SEQ ID NO:6、SEQ ID NO:7、SEQ ID NO:8及其类似物构成的组中的氨基酸序列。
28.根据权利要求17至24中任一项所述的方法,其中所述片段由氨基酸序列SEQ ID NO:6构成。
29.一种用于在受试者中改善血管重塑和/或新血管形成的方法,该方法包括向所述受试者施用治疗有效量的多肽,所述多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
30.根据权利要求29所述的方法,其中所述方法用于增加循环生血管细胞(CAC)数量和/或改善CAC功能。
31.根据权利要求29或30所述的方法,其中以从约0.001μg/kg至约10mg/kg变化的剂量施用所述多肽。
32.根据权利要求29至31中任一项所述的方法,其中所述片段包含SEQ ID NO:1的残基8至12或其类似物。
33.根据权利要求29至31中任一项所述的方法,其中所述片段包含SEQ ID NO:1的残基6至13或其类似物。
34.根据权利要求29至31中任一项所述的方法,其中所述片段具有选自由SEQ ID NO:6、SEQ ID NO:7、SEQ ID NO:8及其类似物构成的组中的氨基酸序列。
35.根据权利要求29至31中任一项所述的方法,其中所述片段由氨基酸序列SEQ ID NO:6构成。
36.一种用于治疗心血管疾病的药物组合物,包含:治疗有效量的多肽,其中所述多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物;和药学上可接受的载体。
37.一种用于治疗受试者中的心血管疾病的分离的多肽,包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
38.一种用于在受试者中增加循环生血管细胞(CAC)数量和/或改善CAC功能的分离的多肽,包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
39.一种用于在受试者中改善血管重塑和/或新血管形成的分离的多肽,包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其片段或类似物。
40.一种用于在受试者中改善伤口愈合的分离的多肽,包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其片段或类似物。
41.根据权利要求40所述的分离的多肽,其中所述受试者患有糖尿病溃疡。
42.一种用于改善与移植相关的植入物成功生长的分离的多肽,包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其片段或类似物。
43.根据权利要求42所述的多肽,其中所述植入物成功生长是器官移植后的植入物成功生长。
44.一种用于组织工程的分离的多肽,包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其片段或类似物。
45.治疗有效量的多肽在治疗受试者中的心血管疾病中的用途,所述多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
46.治疗有效量的多肽在制备治疗受试者中的心血管疾病的药物中的用途,所述多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
47.治疗有效量的多肽在受试者中增加循环生血管细胞(CAC)数量和/或改善CAC功能中的用途,所述多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
48.治疗有效量的多肽在制备在受试者中增加循环生血管细胞(CAC)数量和/或改善CAC功能的药物中的用途,所述多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
49.治疗有效量的多肽在受试者中改善血管重塑和/或新血管形成中的用途,所述多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
50.治疗有效量的多肽在制备在受试者中改善血管重塑和/或新血管形成的药物中的用途,所述多肽包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或其具有所述SEQ ID NO:1的生物活性的片段或类似物。
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