CN103212085A - 用于使化合物靶向多种选定器官或组织的分子 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了包含与部分连接的器官、组织或肿瘤细胞归巢分子的偶联物。所述部分能够是例如寡核苷酸、小干扰RNA、基因、病毒、蛋白、药物或可检测剂。此外，本发明提供了通过给予患有或疑似患有病变的个体分子或偶联物以诊断或治疗肌肉或心脏病变的方法，所述分子或偶联物归巢于、结合于肌细胞或心脏细胞并被肌细胞或心脏细胞摄取。

Description

用于使化合物靶向多种选定器官或组织的分子
发明领域
本发明涉及体内靶向领域，并提供了归巢于、结合于多种器官或组织并被多种器官或组织吸收的分子。
发明背景
大多数治疗性化合物通过循环递送至靶器官或组织。然而，在大多数情况下，药物或其它治疗不仅靶向患病器官或组织，而且会被体内的其它器官和组织吸收。这由于例如遍及患者身体的普遍毒性效应而导致不期望的副作用。因此，选择性靶向特定器官或组织是理想的。另外，将治疗化合物与靶向分子偶联能够改善被靶向的组织或细胞对化合物的摄取性质，这产生更有效的分子。因此，与靶向分子偶联获得相比于母体化合物更有效且毒性更低的化合物，参见Curnis et al.，2000,Nature Biotechnol.18,1185-1190。这能够应用于多种化合物，例如肽、蛋白质、细胞抑制剂、抗菌素和抗病毒剂。
在诸如杜兴氏肌营养不良(DMD)、肌强直性营养不良(MD)或脊髓性肌萎缩(SMA)的肌肉疾病的情况下，肌特异性肽能够与例如反义寡核苷酸(AON)和小干扰RNA(siRNA)结合。AON和siRNA通过阻断不期望基因的转录而具有用作治疗特定疾病的新型药品的高效能。在DMD治疗领域中，反义诱导的外显子跳读(antisense-induced exonskipping)作为用于校正抗肌萎缩蛋白(dystrophin)转录子的翻译读码框的新颖且有前景的工具而备受关注。其目的是以如下方式操作剪接：跳读被靶向的外显子(通过将AON与前体mRNA结合)并产生较短但为框内的转录子。这允许校正翻译读码框，并诱导合成贝克肌营养不良(Becker's muscular dystrophy,BMD)样抗肌萎缩蛋白，所述蛋白可以显著缓解疾病进展。
已有若干报道显示出在体外培养的患者来源的肌细胞中(vanDeutekom et al.,2001,Hum.Mol.Genet.10,1547-1554)和在体内通过肌内注射的转基因hDMD小鼠肌组织中(Bremmer-Bout et al.,2004,Mol.Ther.10,232-240)，外显子跳读策略用于恢复抗肌萎缩蛋白生成的治疗潜力。然而，要克服的最大障碍是这些AON的体内摄取差，特别是在如肌强直性营养不良(MD)和脊髓性肌萎缩(SMA)的各类肌病中。
这些肌萎缩症的有效治疗需要靶向包括臂和腿的骨骼肌的基本上所有的骨骼肌和参与呼吸的肌肉以及心肌。至今没有研究出能够同时将(反义)寡核苷酸(更不用说完整基因)特异性递送至全身基本上所有肌组织/细胞的机理，。迄今为止已经公开的用于将基因或其它化合物体内递送至肌肉的方法包括采用或不采用电转移注射裸DNA、使用微泡(Lu et al.2003,Gene Ther.10,396-405)和使用泊洛沙姆(羟基聚(氧-乙烯)聚(氧丙烯))的全身递送。最近在mdx小鼠中显示出全身递送吗啉代AON导致抗肌萎缩蛋白在若干肌肉中表达增加(Alter et al.,2006,Nature Med.12,1-3)。然而，即使在重复给予后，抗肌萎缩蛋白表达在膈中几乎检测不到，并且在心肌中检测不出。此外，在这些mdx小鼠中AON相当容易被吸收进入肌肉中，因为肌膜受损，但例如年轻杜兴氏患者的肌肉的情况并非如此。而且，在如SMA和MD的其它肌肉疾病中，AON的递送是复杂的，因为在该情况下肌细胞壁未受损。
理论上，全身肌肉治疗使用具有细胞特异性靶向能力的化合物的全身递送(例如静脉内或皮下)。某些分子已经被描述为具有肌细胞靶向的潜力。最先报道的是具有增强的体内骨骼和心肌结合的肽序列，其通过筛选随机噬菌体展示文库被鉴定(Samoylova and Smith,1999,Muscle Nerve22,460-466)。然而，没有表明该肽是否能够用于使偶联的化合物体内靶向肌细胞。还已经描述了在噬菌体随机肽文库的体内筛选后从人骨骼肌中回收的多个7-聚肽序列(Arap et al.,2002,NatureMedicine8,121-127)。未提供与心肌细胞结合的信息。该文同样没有表明，这些肽是否能够用于使偶联的化合物体内靶向肌细胞。已经描述的另一分子是体内选择性转运至骨骼肌的单克隆抗体(mAb)的Fv部分(Weisbart et al.,2003,Mol.Immunol.39,783-789)。将鼠源性mAb的单链Fv片段注射入小鼠尾静脉，4小时后，在20%的骨骼肌细胞中发现片段，所述片段主要位于细胞核中。mAb显示出与骨骼肌细胞裂解物中的蛋白肌球蛋白IIb结合，但其未与心肌细胞裂解物中的任何蛋白结合。因此，该抗体可以用于靶向骨骼肌而不是靶向心肌。
在溶酶体贮积症的情况下，酶替代疗法中的问题是肌细胞对治疗性重组酶的体内摄取差。例如在庞贝氏病(糖原贮积病II型)中，由于骨骼肌对rhGAA的摄取差，因此临床研究中需要的重组人酸性α-葡糖苷酶(rhGAA)的剂量非常高(Winkel et al.,2004,Ann.Neurol.55,495-502)。鉴于以上所述，进一步改善递送系统是实现诸如AON的药剂的体内特异性摄取明显所需的。
发明概述
本发明的目的是提供化合物，优选肽或模拟肽(peptidomimetic)，其归巢于感兴趣的器官或组织或细胞型，特别是包括心脏在内的肌细胞。通过将诊断部分或具有生物活性的部分与这样的归巢化合物(homing compound)偶联，使所述部分靶向特定器官或组织或细胞。
在广泛研究后，本发明人已经鉴定出大量与肌细胞选择性结合并被肌细胞摄取的肽，所述肌细胞包括心脏。因此本发明通过将例如治疗性重组酶或(反义)寡核苷酸与肌肉特异性肽结合满足了改善所述酶或寡核苷酸体内摄取的需要。分子有利地用于治疗肌病的反义治疗方法、其中肌肉潜在地用作蛋白生成储库的疾病的基因治疗、以及将多种诊断或药物递送至心脏和肌细胞。
因此，本发明涉及包含选自以下序列或由选自以下序列组成的肽或模拟肽：
LGAQSNF(SEQ ID NO:100)
QLFTSAS(SEQ ID NO:3)
LYQDYSL(SEQ ID NO:85)
SPNSIGT STFTHPR         STIHGST SAPRPLY
AAQTSTP YQDSAKT AVTINEP VTAATLS TYPAALL
ELSPSAP TVPQLTT QNAPPSL YDIDNRR QTLLPSH
TSFQPHR GNTPSRA LTQMSIS RLTLPMP GTAPPVH
HSPSKIP FPHYPMS ASHLEPS AMTTKID ATLTHPP
HMATFHY LLATPTP AQPNKFK MPALLRS LPPEHPL
AHPQLAT YAGPYQH HWEMWSY QAPRLWS HTPNSTH
SNQLVEG FSPSTPN ASSPVHR SPHSASL DQLPLIP
SLAAYLH WSQMHFL SIPLLNH NQQFYIL FESRLTA
QPLSNAS KPAYGST ANYSVSI YSHTAAT QHPPWRV
MPAVPHS SALLPSF THPPTTH SNSIRPN ASVQQRG
FPPSFTA MQQGPRP QKTALPL TYGTKIS SLKLLNQ
TSSTMNR YKHTPTT GSWYQVP YYFPPFY AYKPVGR
ASTLKWA TWTFRIP SYMIQLS IQSPHFF SVSPWGI
THLPWQT AHSMGTG FMSPLWT IVNTAPL STFTKSP
IPTLPSS AFVSRQP SSLPLRK TYSTLGY VTYKTAS
EPLQLKM WSLQASH TLWVPSR QGMHRGT
SESMSIK LPWKPLG QSPHTAP TPAHPNY SLLGSTP
TALPPSY VNSATHS LPLTPLP NQLPLHA TQTPLKQ
HAIYPRH AMISAIH NLTRLHT HVIANAG
以上序列的序列标识符为SEQ ID NO:1–SEQ ID NO:100。
本发明还涉及肽或模拟肽与部分的偶联物，所述部分选自与肽或模拟肽连接的生物活性部分和诊断部分，所述肽或模拟肽包含选自以下的序列或由选自以下的序列组成：
LGAQSNF(SEQ ID NO:100)
QLFTSAS(SEQ ID NO:3)
LYQDYSL(SEQ ID NO:85)
SPNSIGT STFTHPR         STIHGST SAPRPLY
AAQTSTP YQDSAKT AVTINEP VTAATLS TYPAALL
ELSPSAP TVPQLTT QNAPPSL YDIDNRR QTLLPSH
TSFQPHR GNTPSRA LTQMSIS RLTLPMP GTAPPVH
HSPSKIP FPHYPMS ASHLEPS AMTTKID ATLTHPP
HMATFHY LLATPTP AQPNKFK MPALLRS LPPEHPL
AHPQLAT YAGPYQH HWEMWSYQAPRLWS HTPNSTH
SNQLVEG FSPSTPN ASSPVHR SPHSASL DQLPLIP
SLAAYLH WSQMHFL SIPLLNH NQQFYIL FESRLTA
QPLSNAS KPAYGST ANYSVSI YSHTAAT QHPPWRV
MPAVPHS SALLPSF THPPTTH SNSIRPN ASVQQRG
FPPSFTA MQQGPRP QKTALPL TYGTKIS SLKLLNQ
TSSTMNR YKHTPTT GSWYQVP YYFPPFY AYKPVGR
ASTLKWA TWTFRIP SYMIQLS IQSPHFF SVSPWGI
THLPWQT AHSMGTG FMSPLWT IVNTAPL STFTKSP
IPTLPSS AFVSRQP SSLPLRK TYSTLGY VTYKTAS
EPLQLKM WSLQASH TLWVPSR QGMHRGT
SESMSIK LPWKPLG QSPHTAP TPAHPNY SLLGSTP
TALPPSY VNSATHS LPLTPLP NQLPLHA TQTPLKQ
HAIYPRH AMISAIH NLTRLHT HVIANAG
上述的偶联物用作药物是本发明的一方面。
发明详述
本发明提供了用于将诊断部分或生物活性部分靶向感兴趣的器官或组织或细胞型的肽或模拟肽，所述细胞型特别是包括心脏在内的肌细胞。
本发明范围内的肽包含至少7个氨基酸。所述肽可以完全由天然存在的L-氨基酸构建，或者可以包含一种或多种对主链和/或侧链的修饰。可以通过掺入氨基酸模拟物来引入这些修饰，所述氨基酸模拟物显示出与天然氨基酸的类似性。上述包含一种或多种氨基酸模拟物的肽序列被称为模拟肽。在本发明范围内，氨基酸模拟物包括但不限于β2-和β3-氨基酸、β2,2-β2,3和β3,3-二取代氨基酸、α,α-二取代氨基酸、氨基酸的抑制素(statine)衍生物、D-氨基酸、α-羟基酸、α-氨基腈、N-烷基氨基酸等。此外，肽的C-末端可以是羧酸或羧胺，或由掺入一种上述氨基酸模拟物生成的其它物质。此外，上述肽可以包含一个或多个天然肽键由下述基团取代的取代，所述基团包括但不限于：磺酰胺、逆酰胺(retroamide)、含氨氧基的键、酯、烷基酮、α,α-二氟酮、α-氟酮、类肽(peptoid)键(N-烷基化甘氨酰酰胺键)。此外，上述肽可以包含氨基酸侧链(是指相应天然氨基酸的侧链)的取代，例如4-氟苯丙氨酸、4-羟赖氨酸、3-氨基脯氨酸、2-硝基酪氨酸、N-烷基组氨酸或者在β-侧链碳原子处具有与天然手性相反的手性的β-支链氨基酸或β-支链氨基酸模拟物(例如别苏氨酸、别异亮氨酸及其衍生物)。在一个其它实施方案中，以上提及的肽序列可以包含氨基酸的相似结构类似物或氨基酸模拟物，例如取代赖氨酸的鸟氨酸、取代苯丙氨酸的高苯丙氨酸或苯基甘氨酸、取代甘氨酸的β-丙氨酸、取代谷氨酸的焦谷氨酸、取代亮氨酸的正亮氨酸或者甲硫氨酸和/或半胱氨酸的硫氧化形式。本专利包括上述肽的线性或环状形式，以及它们的逆向、反向和/或逆反类似物。本领域技术人员已知更多的类似变型，但是本文并未提及这些，这并不限制本发明的范围。在一实施方案中，本发明的肽或模拟肽长度至多为30个氨基酸，或者长度至少为25个氨基酸或20个氨基酸或19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8或7个氨基酸。
生物活性部分是发挥(直接或间接)生物学功能优选治疗功能的化合物，因此优选治疗活性化合物。治疗活性化合物能够是本领域已知的任何化合物，并优选为通过调节细胞间过程而具有治疗作用的化合物。具有(直接)调节作用或(直接)生物学功能的治疗活性化合物能够为例如任何蛋白、酶抑制剂、寡核苷酸、siRNA、基因、或药物。能够使用任何生物活性化合物或治疗活性化合物，只要它能够与本发明的肽或模拟肽连接或能够使其适于与本发明的肽或模拟肽连接。生物活性化合物或治疗活性化合物因此成为本发明化合物中的部分。本领域技术人员能够鉴定合适的生物活性或治疗活性化合物。
在一个实施方案中，生物活性化合物或治疗活性化合物是包含核酸或其类似物或者由核酸或其类似物组成的化合物。这样的化合物可以被认为通过特别是在蛋白生成水平调节细胞内遗传机构来发挥(间接)生物学功能，优选治疗功能。核酸可以是DNA、RNA或其类似物，诸如包含例如2’-O-甲基-、2’-O-甲氧基乙基-(MOE)和2’-O-烯丙基核苷酸的2’-O-烷基或2’-O-烯基(烯丙基)或2’-O-炔基核苷酸的化合物，锁核酸(LNA)，肽核酸(PNA)，乙烯桥联核酸(ENA)，硫代磷酸修饰的核苷酸例如2’-O-甲氧基乙基硫代磷酸RNA核苷酸或2’-O-甲基硫代磷酸RNA核苷酸，基于吗啉代的核苷酸及其组合等。核酸可以是基因、多核苷酸或寡核苷酸、小干扰RNA等等。
在一个实施方案中，诊断部分与本发明的肽或模拟肽连接。诊断部分可以用于体内或体外诊断目的。常用的成像标记、放射标记或荧光标记例如Cy3、Cy5、Cy5.5等，或者绿色荧光蛋白(GFP)或其它可能经由重组表达的诊断蛋白可以用作诊断部分。
为了制备本发明的偶联物，通过将化合物与氨基酸或肽偶联的已知方法，将生物活性部分或诊断部分与本发明的肽或模拟肽进行偶联。常规方法是将部分与肽或模拟肽中的自由氨基或自由羟基或自由羧酸基团或自由硫醇基连接。通常的结合方法包括硫醇/马来酰亚胺偶联、酰胺或酯键形成，或混合二硫化物形成。本领域技术人员熟知能够用于产生所需偶联的标准化学方法。生物活性部分或诊断部分可以与肽或模拟肽直接偶联或经由间隔子或连接子分子偶联。生物活性或诊断部分并不必需与本发明的肽或模拟肽共价连接。它还可以通过静电相互作用结合。在一个实施方案中，本发明还涉及包含本发明的肽或模拟肽以及连接部分的分子，所述连接部分不是肽，用于将所述分子与生物活性部分或诊断部分连接。连接部分例如可以是与生物活性多-或寡核苷酸配合的(聚)阳离子基团。这样的(聚)阳离子基团可以是精胺或聚乙烯亚胺、聚乙二醇、聚-L-赖氨酸等等。
如在一个实施方案中提及的，本发明的肽或模拟肽与生物活性部分连接。例如肽或模拟肽能够与生物活性或治疗性肽连接，并且在一个实施方案中，肽或模拟肽甚至能够是肽或模拟肽基础结构的一部分。例如，治疗性肽的氨基-或羧基-末端能够用包含上述肽或由上述肽组成的序列延伸。应当理解，用本发明的肽或模拟肽延伸的肽包含在本发明的偶联物中。制备这样的肽能够通过标准的氨基酸或肽偶联步骤实现。
在一个实施方案中，本发明的肽或模拟肽与核定位信号(NLS)结合。在一个实施方案中，本发明的偶联物与NLS结合。在本发明范围内，NLS的作用为引导本发明的偶联物例如生物活性部分或诊断部分进入细胞核，大概是通过它被胞质的核转运受体识别发挥作用的。NLS可以是本发明的肽或模拟肽的一部分，例如NLS的氨基或羧基末端能够用包含上述肽或由上述肽组成的序列延伸。NLS还可以在不同于本发明的肽或模拟肽的位置与生物活性部分或诊断部分偶联。NLS序列在本领域是已知的。通常NLS信号由带正电荷的赖氨酸和/或精氨酸的(几个)短序列组成或包含带正电荷的赖氨酸和/或精氨酸的(几个)短序列，例如NLS由(K)KKR(K)、(K)KRS(K)、(K)(S)RK(R)(K)组成或包含(K)KKR(K)、(K)KRS(K)、(K)(S)RK(R)(K)。已知的NLS是PKKKRKV、GKKRSKV、KSRKRKL。在一个实施方案中，本发明的肽或模拟肽与选自SEQ ID NO:101-115的NLS结合。
在一个实施方案中，通过肽或模拟肽与生物活性蛋白的重组表达来制备本发明的偶联物，在所述偶联物中，生物活性部分是蛋白或多肽且肽或模拟肽包含在所述蛋白或多肽骨架中。优选制备DNA构建体使得本发明的肽或模拟肽在生物活性肽的末端表达，优选在生物活性肽的C-末端表达。通过重组DNA方法制备这样的DNA构建体并在适当宿主中表达是本领域技术人员的常规实践。
因此，在一个实施方案中，本发明的偶联物是本发明的肽与治疗活性蛋白(例如抗体)或诊断(例如荧光)蛋白或两者的融合蛋白，任选地还包含NLS，所述本发明的肽为例如SEQ ID NO:1-100的肽。这样的融合蛋白能够通过适当DNA构建体的表达来制备。
因此，本发明提供了用于将生物活性部分例如寡核苷酸、基因、蛋白、药物等靶向多种正常器官或组织特别是肌细胞和心脏的肽或模拟肽。因此，本发明还涉及本发明的偶联物制备用于将生物活性部分或诊断部分靶向肌细胞的药物的用途。在一个实施方案中，所述药物用于治疗与肌细胞相关的病症，包括心脏病症。与肌细胞相关的病症包括肌病、肌营养不良和肌萎缩症。在一个实施方案中，所述药物用于治疗与肌肉生长抑制素(myostatin)相关的病症。肌肉生长抑制素还与II型糖尿病和肥胖相关。因此，在一个实施方案中，所述药物用于治疗II型糖尿病和/或肥胖。在另一实施方案中，所述药物用于治疗包括心脏病症在内的肌细胞相关病症，所述病症选自杜兴氏肌营养不良、贝克肌营养不良、艾-德肌营养不良(Emery-Dreifuss musculardystrophy)、肢带型肌营养不良、面肩肱型肌营养不良、强直性肌营养不良、眼咽型肌营养不良、先天性肌营养不良、远端型肌营养不良、肌萎缩侧索硬化、婴儿型脊髓性肌萎缩、(少年型、中间期和成年型)脊髓性肌萎缩、脊髓延髓肌萎缩、皮肌炎、多肌炎、包涵体肌炎、重症肌无力、兰伯特-伊顿肌无力综合征(Lambert-Eaton myasthenicsyndrome)、先天性肌无力综合征、甲状腺机能亢进性肌病、甲状腺机能减退性肌病、夏-马-图三氏肌萎缩(Charcot-Marie-Tooth disease)、弗里德赖希型共济失调、德-索氏病(Dejerine-Sottas disease)、先天性肌强直(汤姆森氏病和贝克氏病)、先天性肌强直、中央轴空病、杆状体肌病、肌管肌病(中央核肌病)、周期性瘫痪(低钾性和高钾性)；线粒体肌病和由肉碱和以下酶缺陷导致的肌肉疾病：磷酸化酶、酸性麦芽糖酶(庞贝氏病)、果糖磷酸激酶、脱支酶(也被称为淀粉-1,6-葡糖苷酶)；也被称为福布斯病的糖原贮积病、肉碱棕榈酰转移酶、磷酸甘油酸激酶、磷酸甘油酸变位酶、乳酸脱氢酶和肌腺苷酸脱氨酶。
在一个实施方案中，本发明的偶联物还能够用作非病毒基因递送或非病毒基因治疗的工具。作为偶联物，本发明的肽或模拟肽能够使基因靶向细胞，特别是肌细胞。在一个实施方案中，基因构建体允许在酶替代治疗中生成酶或者基因构建体允许生成治疗性蛋白，例如诸如因子VIII、因子IX、因子VII、胆红素UDP葡萄糖醛酸转移酶、所有溶酶体贮积症蛋白如α-葡糖苷酶或特别是
Figure BDA00002945944000091
Figure BDA00002945944000092
或
Figure BDA00002945944000093
本发明的一个实施方案是将病毒或病毒颗粒靶向细胞。在本发明的偶联物中，病毒或病毒颗粒是生物活性部分。在一个实施方案中，本发明的肽或模拟肽与病毒生物活性部分如下连接：在病毒基因组中包括肽或模拟肽的DNA/RNA序列使得肽或模拟肽在病毒或病毒颗粒的外表面处表达。产生这样的表达的重组方法学是本领域技术人员熟知的。因此，所述肽或模拟肽使病毒或病毒颗粒靶向特定细胞/组织。这对于靶向接种、基因治疗、基因替代或病毒外显子跳读构建体(AAVvectors expressing antisense sequences fused to either U1or U7smallnuclear RNA(表达与U1或U7小核RNA融合的反义序列的AAV载体);Denti et al.,2006,Hum.Gene Ther.17,565-574)特别有用。
在一个实施方案中，本发明的肽或模拟肽选自YQDSAKT、VTYKTAS、EPLQLKM、WSLQASH、TLWVPSR、QGMHRGT、LYQDYSL、SESMSIK、LPWKPLG、QSPHTAP、TPAHPNY、SLLGSTP、TALPPSY、VNSATHS、LPLTPLP、NQLPLHA、GNTPSRA、TQTPLKQ、AMISAIH、NLTRLHT、HVIANAG、HAIYPRH和LGAQSNF。
在另一实施方案中，本发明的肽或模拟肽选自SPNSIGT、STFTHPR、QLFTSAS、STIHGST、SAPRPLY、AAQTSTP、YQDSAKT、EPLQLKM、TLWVPSR、LYQDYSL、LPWKPLG、TPAHPNY、TALPPSY、LPLTPLP、HAIYPRH和GNTPSRA。
在另一实施方案中，本发明的肽或模拟肽选自YQDSAKT、EPLQLKM、TLWVPSR、LYQDYSL、LPWKPLG、TPAHPNY、TALPPSY、LPLTPLP、HAIYPRH和GNTPSRA。
在一个实施方案中，本发明的肽或模拟肽选自YQDSAKT和GNTPSRA。
在一个实施方案中，本发明的肽或模拟肽选自QLFTSAS、LYQDYSL和LGAQSNF。
本发明还包括DNA和其互补DNA序列，以及DNA序列的RNA转录子及其互补RNA序列，所述DNA由编码本发明的肽的序列组成或包含编码本发明的肽的序列，所述DNA序列由编码本发明的肽的序列组成或包含编码本发明的肽的序列。
本发明还涉及药物组合物，其包含本发明的偶联物和药物可接受的载体。
实施例
实施例1：针对成肌细胞和肌管的肽的体外选择
已经筛选了包含20亿表达随机7-mer肽的噬菌体的预制噬菌体肽文库(New England Biolabs Inc.)以鉴定肌肉特异性肽。简短地说，将噬菌体展示肽的文库用铺于培养瓶中的细胞进行孵育。在洗掉未结合的噬菌体后，洗脱特异性结合或内在化的噬菌体并进行扩增。包括分别针对人或小鼠肌管和成纤维细胞的正负选择轮次在内的一系列不同体外生物淘选(biopanning)步骤后，富集结合序列库，所述结合序列通过DNA测序来表征。因此，鉴定出与靶细胞结合并被靶细胞内在化的肌肉特异性肽。所发现的特异性肽序列如表1所示。
表1：针对人和小鼠肌管的体外选择后发现的肽序列
SPNSIGT1 STFTHPR1 QLFTSAS1 STIHGST1 SAPRPLY1
AAQTSTP1 YQDSAKT1 AVTINEP VTAATLS TYPAALL
ELSPSAP TVPQLTT QNAPPSL YDIDNRR QTLLPSH
TSFQPHR GNTPSRA LTQMSIS RLTLPMP GTAPPVH
HSPSKIP FPHYPMS ASHLEPS AMTTKID ATLTHPP
HMATFHY LLATPTP AQPNKFK MPALLRS LPPEHPL
AHPQLAT YAGPYQH HWEMWSY QAPRLWS HTPNSTH
SNQLVEG FSPSTPN ASSPVHR SPHSASL DQLPLIP
SLAAYLH WSQMHFL SIPLLNH NQQFYIL FESRLTA
QPLSNAS KPAYGST ANYSVSI YSHTAAT QHPPWRV
MPAVPHS SALLPSF THPPTTH SNSIRPN ASVQQRG
FPPSFTA MQQGPRP QKTALPL TYGTKIS SLKLLNQ
TSSTMNR YKHTPTT GSWYQVP YYFPPFY AYKPVGR
ASTLKWA TWTFRIP SYMIQLS IQSPHFF SVSPWGI
THLPWQT AHSMGTG FMSPLWT IVNTAPL STFTKSP
IPTLPSS AFVSRQP SSLPLRK TYSTLGY
1不止发现一次的序列
将小鼠和人肌管上的选择后频繁出现的两种肽SPNSIGT和QLFTSAS与荧光标记(FAM)合成，并测试人和小鼠分化肌细胞(肌管)对肽的摄取。肌管由汇合的人KM109成肌细胞培养物通过去血清7天-14天而获得。然后将培养物用FAM-标记的肽孵育并在不预先固定的情况下用倒置荧光显微镜拍照。观察到这些肽被显著摄入培养的肌管中。
将肽QLFTSAS与荧光标记(FAM)合成，然后与21-mer2’O-甲基硫代磷酸反义寡核苷酸(AON)偶联。肌管由汇合的人KM109成肌细胞培养物通过去血清7天-14天而获得。然后将培养物用FAM-标记的偶联物孵育并在不预先固定的情况下用倒置荧光显微镜拍照。照片显示出偶联物被培养的人分化肌细胞(肌管)摄取。
实施例2：mdx小鼠中的肽选择
为了在mdx小鼠中进行淘选实验，通过尾静脉注射入文库。10分钟-20分钟后，处死小鼠并灌注，其后分离心脏和不同的肌肉群。从组织匀浆中回收结合和/或内在化的噬菌体，扩增，并再施用至mdx小鼠。选择富集的序列并进一步表征。所发现的特异性肽序列如表2所示。
表2：针对骨骼肌和心脏的在mdx小鼠中4轮体内筛选后发现的肽序列
YQDSAKT1,2 VTYKTAS EPLQLKM1 WSLQASH TLWVPSR1
QGMHRGT LYQDYSL1 SESMSIK LPWKPLG1 QSPHTAP
TPAHPNY1 SLLGSTP TALPPSY1 VNSATHS LPLTPLP1
NQLPLHA GNTPSRA1,2 TQTPLKQ AMISAIH NLTRLHT
HVIANAG LGAQSNF HAIYPRH1
1不止发现一次的序列
2在体外筛选后也发现的序列(见表1)
如实施例1所述，将在4轮体内选择后发现的三种肽与荧光标记(FAM)合成，并在细胞培养物中测试肽被人肌管的摄取。照片显示出所有三种肽均被培养的人肌管摄取。
实施例3：肌内注射后肌纤维的体内染色
将显示被摄入培养的人成肌细胞和肌管中的肽与荧光标签(FAM)合成，并注射入4周龄mdx小鼠的腓肠肌(腓肠肌肉)中。分析FAM-标记的肽QLFTSAS(注射5nmol)、LYQDYSL(注射2.5nmol)和LGAQSNF(注射2.5nmol)。三天后处死小鼠并将肌肉快速冷冻。切开横截面，用丙酮固定并封固用于以荧光显微镜分析。切开横截面并用荧光显微镜(CCD照相机)拍照。
照片显示出肽QLFTSAS、LYQDYSL和LGAQSNF被摄入大面积肌纤维中并在3天后仍然可见。清楚地显示出全部纤维染色均匀，并有时观察到更强烈的膜染色。
还测试了健康小鼠的肌肉对FAM-标记的肽QLFTSAS和LGAQSNF的摄取。将各肽5nmol注入腓肠肌中。3天后处死小鼠并评估染色量。用倒置荧光显微镜对样品拍照。虽然这些小鼠的肌细胞没有像mdx小鼠的肌细胞一样的受损的膜，但是仍然观察到肽QLFTSAS和LGAQSNF被大面积摄入被注射小鼠的肌纤维中，如照片上所示。
实施例4：通过肽-AON偶联物的体内外显子跳读
将肽QLFTSAS和LGAQSNF与20-mer2’O-甲基硫代磷酸反义寡核苷酸(AON)M23偶联。该AON已经显示出能够在细胞培养物和在mdx小鼠模型中诱导外显子23的跳读(Lu et al.,2003,Nature Med.9,1009-1014)。将偶联物注入mdx小鼠的腓肠肌中。小鼠接受了2.9nmol偶联物的两次注射，间隔为24-h，并在10天后被处死。然后，进行肌肉中的肌营养不良蛋白mRNA的RT-PCR分析。
在表3中，显示了与肽QLFTSAS和LGAQSNF偶联的AON M23在肌肉中的跳读百分比。两种偶联物均能够在与单独的寡核苷酸相同范围内诱导mdx小鼠肌肉中的外显子23跳读。
表3：肌内注射后在mdx小鼠中通过肽-AON偶联物的外显子跳读
Figure BDA00002945944000131
在健康小鼠中对肽-AON偶联物进行同样的实验。这些小鼠的肌肉没有如mdx小鼠的肌肉那样的受损的膜。如表4所示，在这些健康小鼠中两种偶联物也能够诱导小鼠中外显子23的跳读。
表4：肌内注射后在健康小鼠中通过肽-AON偶联物的外显子跳读
实施例5：肽-AON偶联物的体内摄取
将单独的AON M23和与肽QLFTSAS和LGAQSNF偶联的AONM23静脉内注射入mdx小鼠中。小鼠接受50mg/kg单独的AON或偶联物的3次注射，间隔为48-h，并且在10天后处死。然后，用AON M23特异性杂交-连接ELISA测量AON M23在四头肌和在心肌中的水平。
在表5中，四头肌和心肌中AON M23-肽偶联物的摄取显示为单独的AON M23的摄取的百分比(将单独的AON M23的摄取设为100%)。显示出四头肌中偶联物的摄取高于单独的M23AON的两倍，且心肌中偶联物的摄取高于单独的M23AON的三倍。
表5：在全身递送后四头肌和心肌中肽-AON偶联物的摄取，相对于裸AON的摄取(设为100%)
Figure BDA00002945944000142
实施例6：全身递送后的体内靶向
将肽LGAQSNF与荧光标记Cy5合成。在全身(静脉内或皮下)注射至小鼠后该标记能够通过荧光成像系统(NightOWL,BertholdTechnologies)被以高灵敏度检测。这能够在注射化合物后监测存活小鼠不同器官的分布。将该肽71nmol皮下注射至mdx小鼠的背部，并在48小时后用成像系统获取图片。
图1显示在mdx小鼠中皮下注射48小时后Cy5-标记的肽LGAQSNF的分布。使小鼠仰卧，首先将后爪和腹部区域剃毛，因为皮肤上的毛发消弱信号检测。在后爪和前爪和在尾部能够检测到清楚的信号。腹部剃毛区域中的信号很可能来自腹肌。该结果显示背部注射的肽被小鼠腹肌以及后足、爪和尾部的肌肉摄取。
实施例7：蛋白靶向肌细胞
为了检测肽LGAQSNF和QLFTSAS将蛋白转运至肌细胞的能力，制备DNA构建体，其中肽序列与蛋白序列融合。制备以下构建体并使用细菌表达载体表达：
LGAQSNF-NLS-3F5-GFP
LGAQSNF-3F5-GFP
QLFTSAS-NLS-3F5-GFP
QLFTSAS-3F5–GFP
NLS：核定位序列KKRK
VHH3F5：骆驼来源的抗体
GFP：绿色荧光蛋白
永生化小鼠(immortomouse)IM2成肌细胞用纯化的LGAQSNF-NLS-3F5-GFP蛋白孵育过夜。第二天，进行荧光成像以评估细胞中蛋白构建体的摄取。图片显示出蛋白被摄入细胞的细胞质。这表明靶向肽能够将大蛋白转运至肌细胞中。
Figure IDA00002945944500011
Figure IDA00002945944500031
Figure IDA00002945944500051
Figure IDA00002945944500061
Figure IDA00002945944500071
Figure IDA00002945944500081
Figure IDA00002945944500091
Figure IDA00002945944500101
Figure IDA00002945944500141
Figure IDA00002945944500151
Figure IDA00002945944500161
Figure IDA00002945944500171
Figure IDA00002945944500181
Figure IDA00002945944500191
Figure IDA00002945944500201
Figure IDA00002945944500211
Figure IDA00002945944500231
Figure IDA00002945944500241
Figure IDA00002945944500271
Figure IDA00002945944500281
Figure IDA00002945944500291

Claims (9)

1.与选自生物活性部分和诊断部分的部分连接的肽或模拟肽的偶联物，所述肽或模拟肽包含NLTRLHT或由NLTRLHT组成。
2.如权利要求1所述的偶联物，其中所述生物活性部分选自DNA、RNA或其类似物，诸如包含2’-O-烷基特别是2’-O-甲氧基乙基-和2’-O-甲基、或2’-O-烯基(烯丙基)或2’-O-炔基核苷酸的化合物，锁核酸(LNA)，肽核酸(PNA)，乙烯桥联核酸(ENA)，硫代磷酸修饰的核苷酸，基于吗啉代的核苷酸及其组合。
3.如权利要求1或2所述的偶联物，所述偶联物是NLTRLHT与治疗活性蛋白和/或诊断蛋白的融合蛋白。
4.如权利要求3所述的偶联物，其还包含核定位信号。
5.权利要求1-4中任一项所述的偶联物用于制备使生物活性部分或诊断部分靶向肌细胞的药物的用途。
6.如权利要求5所述的用途，其中所述药物用于治疗与肌细胞相关的病症，包括心脏病症。
7.如权利要求6所述的用途，其中所述药物用于治疗肌病、肌营养不良或肌萎缩症。
8.如权利要求5所述的用途，其中所述药物用于治疗II型糖尿病或肥胖。
9.分子，其包含肽或模拟肽以及用于连接所述分子与生物活性部分或诊断部分的非肽的连接部分，所述肽或模拟肽包含NLTRLHT或由NLTRLHT组成。
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